در سال 1970 پدیده PID در پنل های خورشیدی شناخته شد که باعث تلفات در سیستم های خورشیدی می شود، این لغت مخفف عبارت Potential Induced Degradation می باشد.
زمانی که پنل های خورشیدی را در نیروگاه های خورشیدی با ظرفیت های بالا بکار گرفتند و به طبع آن ولتاژ استرینگها باید بالا می بود و همچنین در مناطقی که هم گرما و هم رطوبت در آن نقاط وجود داشت، کاهش شدیدی بین 5 تا 40 درصد در توان تزریقی به شبکه مشاهده می شد که منطقی نبود تا پس از بررسی ها متوجه نشتی جریان از لبه قاب پنل های خورشیدی (که برای حفاظت به زمین متصل شده اند) به زمین شدند که این مورد باعث کاهش توان ماژول های خورشیدی و ایجاد تلفات شده بود.
زمانی که تعداد زیادی پنل با یکدیگر سری می شوند که طبیعتا برای کاهش تلفات اهمی در نیروگاه ها همین طور هم باید باشد، یک استرینگ با ولتاژ بالا داریم، از طرفی قاب پنل زمین شده است و دارای پتانسیل صفر است. آیا این باعث نمی شود که الکترون ها از داخل این میدان الکتریکی به سمت قاب حرکت کنند و از طریق قاب تخلیه شوند؟
بصورت کلی 4 عامل باعث بوجود آمدن پدیده PID می شود :
- شرایط اقلیمی
- سیستم
- کیفیت تولید پنل
- کیفیت سلول
در ادامه به بررسی چهار عامل فوق می پردازیم.
عامل اول، شرایط اقلیمی :
هر چه دما و رطوبت محل نصب پنل های خورشیدی بیشتر باشد، امکان نشت جریان به زمین بیشتر شده و در نتیجه تلفات PID افزایش خواهد یافت.
عامل دوم، سیستم :
جهت و مقدار ولتاژ بسیار مهم می باشد که به دو عامل محل پنل در آرایه فتوولتائیک و همچنین ماهیت سیستم زمین وابسته است. به تصویر بالا توجه کنید. می بینید که پتانسیل ولتاژ وابسته به سیستم زمین خواهد بود. PID معمولا از طریق وجود یک پتانسیل منفی و زمین (پتانسیل صفر) ایجاد می شود و سطح ولتاژ هم اهمیت ویژه ای دارد.
به تصویر بالا دقت کنید، ماژول فتوولتائیک که در قسمت منفی تری از رشته قرار می گیرد بیشترین تأثیر را از اثر PID را خواهد داشت زیرا سلول های آن در حدود منفی 500 ولت قطبی می شوند در حالی که قاب ماژول در 0 پتانسیل است (زیرا زمین است). بنابراین، اختلاف پتانسیل بسیار بالایی وجود دارد که می تواند جریان نشتی از سلول ها به زمین ایجاد کند. وقتی اثر رخ داد، با گذشت زمان مشهودتر می شود و جریان نشتی مدام در حال افزایش است.
عامل سوم، کیفیت تولید پنل :
انتخاب شیشه و پوشش و نحوه تولید پنل بسیار مهم هستند. مطالعات نشان می دهد که سدیم موجود در شیشه پنل خورشیدی از دلایل ایجاد پدیده است. ضمن اینکه پوشش EVA نیز نقش مهمی دارد. اسید استیک موجود در این پوشش در حضور رطوبت می تواند موجب تجزیه یون های فلزی در خط اتصال شیشه شود که به آن خوردگی شیشه می گویند. در مطالعات دیگری نیز بررسی شده که پنل های با پوشش PVB پتانسیل بیشتری برای بروز PID دارند و در حضور رطوبت به راحتی هادی خواهند شد. استفاده از دی اکسید سیلیسیم بین شیشه و بخش فعال الکتریکال می تواند به عنوان مانع انتشار سدیم از این پدیده جلوگیری کند.
عامل چهارم، کیفیت سلول :
پوشش ضد انعکاس اگرچه باعث جذب بیشتر تابش خورشید توسط سلول های خورشیدی می شود، ولی یکی از عوامل ایجاد کننده پدیده PID می باشد.
تست PID در پنل های خورشیدی
در نظر داشته باشید که برای نیروگاه های در مقیاس مگاوات هیچ گاه از پنلی که تست PID بر روی آن انجام نشده است، استفاده نکنید چرا که امکان از بین رفتن سرمایه گذاری بسیار زیاد خواهد بود و یک پروژه سودده به پروژه ای زیان ده تبدیل می شود.
استاندارد IEC62804-1 نحوه انجام این تست را بر روی پنل های خورشیدی کریستالی بیان می کند که دو روش وجود دارد. اولی تست در شرایط گرم و مرطوب با استفاده از کوره محیطی است و دومی اتصال سطحی با یک الکترود هادی است. در روش اول، پنل ها را به مدت 96 ساعت تحت ولتاژ 1000 ولت، با دمای کوره 60 درجه سانتیگراد (با تلورانس مثبت و منفی دو درجه) و رطوبت 85% (با تلورانس مثبت و منفی 5 درصد) قرار می دهند. اگر افت توان کمتر از 5% بود، پنل تست را قبول شده است و اگر بالاتر از 5% بود، تست را مردود شده است.
همانطور که در شکل فوق مشاهده می کنید، اثر PID باعث کاهش توان ماژول خورشیدی شده و منحنی I-V پنل خورشیدی را تحت تاثیر می گذارد و این مربوط به افزایش جریان نشتی است که منجر به کاهش جریان خروجی (و همچنین ظرفیت کل خروجی) می شود.
نوع دیگری از تلفات، تلفات LID در پنل های خورشیدی می باشد که باعث افت عملکرد پنل های خورشیدی است و وابسته به ساختار سلول های خورشیدی است که در متن لینک دار شده، می توانید به مقاله آن رجوع کنید.
