Sự xuống cấp của tấm pin năng lượng mặt trời là gì? Nó có ảnh hưởng gì đến hoạt động của hệ thống điện mặt trời? Những yếu tố nào ảnh hưởng đến sự xuống cấp của tấm pin? Bài viết này cung cấp cho bạn câu trả lời cho những câu hỏi này.

Sự xuống cấp được định nghĩa là một quá trình, xảy ra theo thời gian và dẫn đến giảm hiệu suất của tấm pin mặt trời. Sự xuống cấp của các tấm pin mặt trời nên được xem xét khi tính toán sản lượng của hệ thống.

Mục lục

Nguyên nhân của sự xuống cấp của pin mặt trời

Việc giảm hiệu suất của các tấm pin mặt trời có thể do các nguyên nhân khác nhau.

Chúng bao gồm ảnh hưởng của việc Che bóng lên các tấm pin, góc nghiêng của mái nhà, nhiệt độ môi trường xung quanh và sự xuống cấp của tấm pin mặt trời có nghĩa là sự suy yếu hoàn toàn về mặt kỹ thuật của các mô-đun PV trong khả năng chuyển đổi bức xạ mặt trời thành điện năng.

Các loại suy thoái pin năng lượng mặt trời

Về nguyên tắc, sự suy giảm của tấm pin có thể được phân biệt thành sự suy giảm do ánh sáng gây ra, liên quan đến lão hóa và suy giảm do tiềm năng gây ra. Trong khi sự suy giảm do ánh sáng gây ra và sự suy giảm do tiềm năng gây ra chỉ ảnh hưởng một lần, thì sự suy giảm liên quan đến lão hóa là một quá trình liên tục.

Sự suy giảm do ánh sáng gây ra (LID) xảy ra lần đầu tiên sau khi lắp đặt pin năng lượng mặt trời, cụ thể là khi các tấm pin tiếp xúc lần đầu tiên với ánh sáng mặt trời và nó chỉ liên quan đến các mô-đun vô định hình (màng mỏng).

Tuy nhiên, khả năng suy giảm gây ra có thể xảy ra ở tất cả các loại pin mặt trời. Ngược lại, sự xuống cấp liên quan đến lão hóa dựa trên các hiện tượng lão hóa tự nhiên của các tấm pin.

Sự suy giảm do ánh sáng gây ra (LID) của các tấm pin

Không phải tất cả các loại pin mặt trời đều bị ảnh hưởng như nhau bởi sự suy giảm do ánh sáng gây ra. Nó đặc biệt cao trong các mô-đun năng lượng mặt trời, được làm từ silicon vô định hình, các tấm màng mỏng. Chúng phản ứng với bức xạ mặt trời đầu tiên bằng cách giảm độ dẫn quang của chúng, do đó hiệu suất của chúng bị ảnh hưởng.

Tuy nhiên, cái gọi là suy giảm ban đầu chỉ xuất hiện trong 1.000 giờ hoạt động đầu tiên của các tấm màng mỏng. Sau khoảng thời gian khoảng 1.000 giờ làm việc, hiệu suất của các tấm pin năng lượng mặt trời ổn định ở mức thấp hơn và gần như không đổi.

Việc giảm sản lượng nhanh chóng theo một số % được tính đến từ các nhà sản xuất bằng cách tính toán sản lượng danh nghĩa của mô-đun điện mặt trời.

Nguyên nhân của sự suy giảm ban đầu do ánh sáng gây ra

Sự xuống cấp ban đầu của các tấm pin dẫn đến hiệu ứng Staebler-Wronski. Hiệu ứng này mô tả những thay đổi trong các tế bào silicon vô định hình, do ánh sáng mặt trời gây ra.

Hiệu ứng này không được quan sát thấy trong các tế bào CIS. Ở đây, sự suy giảm thông thường diễn ra như vậy trong các tấm tinh thể.

Xuất hiện sự suy giảm ban đầu do ánh sáng gây ra

Hiệu ứng này ngày càng xuất hiện trong các tế bào quang điện bằng silicon loại p, đã được pha tạp chất Boron trong quá trình sản xuất thỏi. Điều này liên quan đến phần lớn các mô-đun vì chúng được làm từ loại silicon này.

Thông qua việc sử dụng Boron tiết kiệm, tác dụng có thể được giảm bớt. Một khả năng khác để ảnh hưởng đến hiệu ứng này là để nó khuếch tán oxy vào silicon lỏng càng ít càng tốt.

Ngược lại, sự suy giảm ban đầu do ánh sáng gây ra là không đáng kể trong các tấm pin kết tinh. Trong những ngày đầu sau khi đưa vào vận hành, độ suy giảm ban đầu của các tấm pin mặt trời tinh thể chỉ từ 1-2% (tùy thuộc vào vật liệu sử dụng).

Sự sụt giảm này được coi là do tuyên bố về hiệu suất của tấm pin. Điều này có nghĩa là đầu ra danh nghĩa nhất định trong bảng dữ liệu pin mặt trời liên quan đến hoạt động sau khi suy thoái ban đầu.

Sự suy giảm tiềm ẩn gây ra (PID) của các tấm pin

Ngoài ra, có sự xuống cấp của pin năng lượng mặt trời, nguyên nhân là do kiểu lắp đặt PV. Theo điều tra của Fraunhofer-Centre for Silicon Photovoltaics (CSP), trong hệ thống năng lượng mặt trời có điện áp hệ thống cao hơn và bộ biến tần không có biến áp, sự mất hiệu suất được phát hiện có thể gây ra, tổn thất lên đến 30%.

Hiệu ứng này được gọi là sự suy giảm tiềm ẩn do cảm ứng (PID). Lý do cho hiệu ứng này nằm ở cái gọi là dòng điện rò rỉ. Vì vậy, tiềm năng gây ra suy thoái thường xảy ra trên khai quật hệ thống năng lượng mặt trời PV bởi điện áp tiêu cực liên quan đến tiềm năng đất, và bằng cao điện áp hệ thống, nhiệt độ cao và độ ẩm cao có thể được ưa chuộng.

Có thể ngăn ngừa sự suy giảm tiềm ẩn gây ra bằng cách sử dụng inverter năng lượng mặt trời, bộ biến tần này có khả năng nối đất cực dương hoặc cực âm.

Ngoài ra, các nhà sản xuất mô-đun kiểm tra mô-đun của họ về khả năng chống PID. Các thử nghiệm PID độc lập được cung cấp bởi các phòng thí nghiệm bảo hiểm (UL), Viện Quang điện Berlin (PI).

Sự xuống cấp liên quan đến lão hóa của pin mặt trời

Sự xuống cấp liên quan đến lão hóa phát sinh từ các dấu hiệu hao mòn trong các tấm pin. Ở đây, nó là tác động của các yếu tố bên ngoài đến các tấm pin, ảnh hưởng đến hiệu suất.

Theo Fraunhofer ISE, các tấm đơn tinh thể và đa tinh thể có giá trị suy giảm tương tự nhau, khoảng 0,1% một năm. Những người khác dựa trên sự mất hiệu suất khoảng 0,5 phần trăm một năm. Các tổn thất đầu ra do suy giảm do ánh sáng gây ra rõ ràng là cao hơn.

Nguyên nhân của sự xuống cấp pin mặt trời liên quan đến lão hóa

Sự cứng kết tinh trong vật liệu bán dẫn là nguyên nhân gây ra sự xuống cấp liên quan đến lão hóa. Chúng được tạo ra bởi các phản ứng hóa học. Sau đó, các quá trình tái tổ hợp giữa các tinh thể cản trở dòng điện tử. Tuy nhiên, cho đến nay những hiện tượng này không thể được loại bỏ bằng một cách hiệu quả về mặt kinh tế.

Ngoài sự đông cứng của tinh thể, có những yếu tố khác, chịu trách nhiệm ảnh hưởng đến hiệu suất của các tấm năng lượng mặt trời. Chúng bao gồm sự nhiễm bẩn của các tấm quang điện, hiệu ứng đổ bóng và dấu hiệu lão hóa của các phần tử khác của mô-đun năng lượng mặt trời.

Vệ sinh pin năng lượng mặt trời giúp chống lại ô nhiễm. Điều này được khuyến nghị, đặc biệt là đối với các hệ thống điện mặt trời có góc thiết lập phẳng hoặc nằm gần nguồn bụi hoặc lá rụng.

Sự xuống cấp và bảo hành hiệu suất của các nhà sản xuất

Bởi vì các tác động lão hóa của hệ thống điện mặt trời rất khó ảnh hưởng, các nhà sản xuất thường bảo hành hiệu suất cho các tấm pin mặt trời của họ từ 20 đến 25 năm, nhiều người trong số họ thậm chí 30 năm. Thông thường, các hệ thống điện mặt trời có hiệu suất lên đến 25 đảm bảo trên 80%.