सौर पैनल का एंटी-पीआईडी प्रभाव क्या है?
1.पीआईडी प्रभाव
पीआईडी का पूरा नाम है: पोटेंशियल इंड्यूस्ड डिग्रेडेशन, जिसका अर्थ है संभावित प्रेरित गिरावट।
पीआईडी प्रभाव की खोज और प्रस्ताव सबसे पहले अमेरिकी कंपनी सनपावर ने 2005 में किया था। यह उच्च वोल्टेज पर घटकों के दीर्घकालिक संचालन, कवर ग्लास, पैकेजिंग सामग्री और फ्रेम के बीच लीकेज करंट के अस्तित्व और सेल की सतह पर बड़ी मात्रा में चार्ज के संचय को संदर्भित करता है, जो सेल की सतह पर निष्क्रियता प्रभाव को खराब करता है, जिससे फिल फैक्टर, शॉर्ट-सर्किट करंट और ओपन-सर्किट वोल्टेज में कमी आती है, जिससे घटक का प्रदर्शन डिजाइन मानक से कम हो जाता है। क्षीणन की डिग्री 50% तक पहुँच सकती है, लेकिन यह क्षीणन प्रतिवर्ती है।
2. पीआईडी प्रभाव का तंत्र
① उच्च वोल्टेज प्रभाव
फोटोवोल्टिक सिस्टम के बड़े पैमाने पर इस्तेमाल से सिस्टम वोल्टेज में लगातार वृद्धि हुई है। बैटरी मॉड्यूल को अक्सर इन्वर्टर के MPPT वर्किंग वोल्टेज तक पहुंचने के लिए कई मॉड्यूल को श्रृंखला में जोड़ने की आवश्यकता होती है, जिससे बहुत अधिक ओपन सर्किट वोल्टेज और वर्किंग वोल्टेज होता है।
उदाहरण के तौर पर STC वातावरण में 450W के 72-सेल बैटरी मॉड्यूल को लेते हुए, 20-स्ट्रिंग बैटरी मॉड्यूल का ओपन सर्किट वोल्टेज 1000V जितना अधिक होता है और वर्किंग वोल्टेज 800V जितना अधिक होता है। चूंकि फोटोवोल्टिक पावर स्टेशनों को बिजली संरक्षण और ग्राउंडिंग परियोजनाओं से लैस करने की आवश्यकता होती है, इसलिए सामान्य घटकों के एल्यूमीनियम मिश्र धातु फ्रेम को ग्राउंड किया जाना आवश्यक है, और बैटरी कोशिकाओं और एल्यूमीनियम फ्रेम के बीच लगभग 1000V का एक डीसी उच्च वोल्टेज बनेगा, जिससे सर्किट और धातु ग्राउंडिंग फ्रेम के बीच वोल्टेज पूर्वाग्रह पैदा होगा।
② आयन प्रवास
उच्च वोल्टेज के तहत बैटरी मॉड्यूल की पैकेजिंग सामग्री और इसकी ऊपरी और निचली सतहों पर मौजूद सामग्रियों के बीच, तथा बैटरी सेल और इसके ग्राउंडेड धातु फ्रेम के बीच आयन स्थानांतरण होता है, जिसके परिणामस्वरूप घटक के प्रदर्शन में गिरावट आती है।
जब सौर सेल को उच्च नकारात्मक वोल्टेज के साथ ध्रुवीकृत किया जाता है, तो बैटरी और मॉड्यूल फ्रेम के बीच एक प्रासंगिक वोल्टेज अंतर होता है। यह शून्य क्षमता पर होता है क्योंकि अधिकांश समय यह ग्राउंडेड होता है, इसलिए सौर सेल और फ्रेम के बीच बहुत कम दूरी और सीलिंग सामग्री में संभावित अशुद्धियों के कारण, सेल और फ्रेम के बीच करंट उत्पन्न हो सकता है, जिससे पूरे फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के लिए करंट लीकेज हो सकता है।
3. पीआईडी प्रभाव के कारण
① सौर पैनल में जल वाष्प का प्रवेश
जल वाष्प का सौर पैनलों में PID प्रभाव पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, हवा में मौजूद जल वाष्प संघनित होकर सौर पैनल की सतह पर जमा होने लगता है। समय के साथ, यह संघनन सौर पैनल के भीतर नमी के संचय का कारण बन सकता है, जिससे समस्याएँ पैदा हो सकती हैं।
सोलर पैनल में प्रवेश करने वाली जल वाष्प सोलर सेल और सोलर पैनल के अन्य घटकों के साथ एक बंद विद्युत परिपथ बना सकती है। इसके परिणामस्वरूप बिजली का प्रवाह होता है जो सोलर पैनल को अपेक्षा से अधिक खराब तरीके से काम करने के लिए मजबूर कर सकता है।
② ईवीए हाइड्रोलिसिस
पीआईडी प्रभाव का दूसरा प्रमुख कारण एथिलीन विनाइल एसीटेट (ईवीए) एनकैप्सुलेंट सामग्री का हाइड्रोलिसिस है। ईवीए सौर पैनलों के उत्पादन में व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली एनकैप्सुलेंट सामग्री है। उच्च आर्द्रता और तापमान के संपर्क में आने पर, ईवीए एसिटिक एसिड (सिरका) उत्पन्न करने के लिए प्रवण होता है।
ईवीए के हाइड्रोलिसिस से उत्पन्न एसिटिक एसिड सौर पैनल के धातु घटकों के साथ क्रिया करता है और करंट के प्रवाह के लिए एक रास्ता बनाता है। इस करंट के प्रवाह के कारण बिजली उत्पादन में कमी आती है।
③ कांच की सतह पर रासायनिक प्रतिक्रियाएं
पीआईडी प्रभाव का तीसरा कारण एसिटिक एसिड और सौर पैनल की कांच की सतह के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया है। एसिटिक एसिड और कांच की सतह के संयोजन से सोडियम एसीटेट बनता है। सोडियम एसीटेट एक इलेक्ट्रोलाइट घोल है जो बिजली का संचालन कर सकता है। बिजली के इस प्रवाह से बिजली उत्पादन में कमी आती है।
④ विद्युत क्षेत्र में गतिमान सोडियम आयन
PID प्रभाव का चौथा कारण विद्युत क्षेत्र में सोडियम आयनों की गति है। सोडियम कांच में सबसे अधिक गतिशील आयन है, और जब यह सौर पैनल के अंदर प्रवेश करता है, तो यह सौर कोशिकाओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे एक बंद सर्किट बनता है।
जब सौर पैनल उच्च वोल्टेज अंतर के संपर्क में आते हैं, तो सोडियम आयन सौर पैनल के भीतर चले जाते हैं, जिससे उच्च विद्युत क्षमता वाले क्षेत्र बनते हैं। बिजली के इस प्रवाह से बिजली उत्पादन में कमी आती है।
4. पीआईडी परीक्षण विधि
मानकों की एक विशिष्ट श्रृंखला है - IEC 62804 फोटोवोल्टिक (PV) मॉड्यूल: संभावित प्रेरित गिरावट का पता लगाने के लिए परीक्षण विधि। IEC 62084 के अनुसार संभावित प्रेरित गिरावट का पता लगाने के लिए परीक्षण स्थितियाँ हैं:
60 डिग्री वायु तापमान
85% सापेक्ष आर्द्रता
वोल्टेज बायस +1000V, -1000V, +1500V या -1500V (PV मॉड्यूल विशेषताओं पर निर्भर करता है)
कुल परीक्षण समय 96 घंटे है
पास मानदंड मुख्य रूप से परीक्षण के अंत में मापी गई बिजली की गिरावट से संबंधित हैं। यदि यह 5% से अधिक नहीं है, तो परीक्षण पास हो जाता है। इसलिए, यह परीक्षण यह सुनिश्चित नहीं करता है कि PID नहीं होगा या मॉड्यूल PID-मुक्त है। IEC 62804 प्रमाणन में कम बिजली गिरावट वाले PV मॉड्यूल PID प्रभावों के लिए सबसे अधिक प्रतिरोधी हो सकते हैं। वर्तमान में कुछ निर्माता अवधि (600 घंटे तक) प्रमाणन बढ़ाते हैं, और इस प्रकार का परीक्षण उन उत्पादों के लिए विश्वसनीय है जो PID प्रभावों के लिए प्रतिरोधी हैं।
5. पीआईडी प्रभाव का समाधान
पी-प्रकार क्रिस्टलीय सिलिकॉन मॉड्यूल (पारंपरिक एएसएफ कोशिकाएं, पीईआरसी कोशिकाएं) का पीआईडी प्रभाव
पावर स्टेशनों के वास्तविक संचालन में, फ्रेम (सोडा-लाइम ग्लास, ईवीए फिल्म) वाले पारंपरिक क्रिस्टलीय सिलिकॉन मॉड्यूल में पीआईडी क्षीणन आम है। डीसी सिस्टम वोल्टेज जितना अधिक होगा, आर्द्रता उतनी ही अधिक होगी, और तापमान जितना अधिक होगा, पीआईडी क्षीणन उतना ही अधिक गंभीर होगा। पी-टाइप क्रिस्टलीय सिलिकॉन मॉड्यूल के पीआईडी प्रभाव को निम्नलिखित तरीकों से कम किया जा सकता है:
A. Na+ और Ca+2 आयनों को हटाने के लिए सोडा-लाइम ग्लास के बजाय क्वार्ट्ज ग्लास का उपयोग करें;
बी. फ्रेम ग्राउंडिंग से बचने के लिए डबल-ग्लास फ्रेमलेस मॉड्यूल का उपयोग करें;
C. मिश्रित फ्रेम (नायलॉन, पॉलीयुरेथेन सामग्री, आदि) का उपयोग करें;
ईवीए में सुधार करें या सेल की सतह पर नाइट्राइड फिल्म का घनत्व बढ़ाएं;
② एन-प्रकार क्रिस्टलीय सिलिकॉन मॉड्यूल (TOPCon कोशिकाओं) का पीआईडी प्रभाव
एन-टाइप क्रिस्टलीय सिलिकॉन मॉड्यूल का पीआईडी प्रभाव अब माइग्रेटिंग आयनों (Na+, Ca+2) के कारण नहीं होता है, बल्कि बैटरी और मॉड्यूल फ्रेम के बीच संभावित अंतर के कारण निष्क्रियता परत के ढांकता हुआ ध्रुवीकरण के कारण होता है। इसलिए, उच्च चालकता और कम ढांकता हुआ स्थिरांक वाली निष्क्रियता परत को पेश करके एन-टाइप क्रिस्टलीय सिलिकॉन मॉड्यूल के पीआईडी प्रभाव को रोका जा सकता है।
③ HJT बैटरी घटकों का PID प्रभाव
HJT बैटरी की संरचना PERC और TOPCon से बिल्कुल अलग है। निष्क्रियता परत SiN4 के बजाय पारदर्शी ऑक्साइड प्रवाहकीय फिल्म (TCO) का उपयोग करती है। उच्च वोल्टेज पूर्वाग्रह स्थितियों के तहत, संचित चार्ज के लिए कोई इन्सुलेटिंग परत नहीं है, इसलिए PID घटना नहीं होगी। इसलिए, HJT बैटरी में PID का प्रतिरोध करने की क्षमता है।