Die Photovoltaik (PV)-Technologie wird seit Jahren intensiv erforscht und entwickelt. Die meisten PV-Module in der Branche haben eine Standardlebensdauer von 25 Jahren, aber einige führende Unternehmen in der Solarbranche wie Maxeon Solar haben diese Technologie entwickelt, um Solarmodule mit einer Lebensdauer von 40 Jahren oder mehr herzustellen, die durch eine 40-jährige Garantie abgedeckt sind.

Um die Lebensdauerbeschränkungen von PV-Modulen zu verstehen, Sie sollten das Konzept der Verschlechterung von Solarmodulen verstehen. Dies ist das Hauptphänomen, das die Lebensdauer von PV-Modulen beeinflusst und dazu führt, dass sie brechen. In diesem Artikel erklären wir Ihnen alles, was Sie darüber wissen müssen, und geben Ihnen Tipps, wie Sie die Degradation von Solarmodulen reduzieren können.

Was ist Solarpanel-Degradation?

Die Degradation von Solarmodulen umfasst eine Reihe von Mechanismen, durch die ein PV-Modul Jahr für Jahr degradiert und seine Effizienz verringert. Altern der Hauptfaktor für die Verschlechterung der Solarmodule ist, kann dies zu Korrosion und Delaminierung führen und auch die Eigenschaften von PV-Materialien beeinträchtigen.

Andere Abbaumechanismen, die PV-Module betreffen, umfassen: Lichtinduzierte Degradation (LID), potenzialinduzierte Degradation (PID), Exposition im Freien und Umweltfaktoren. Es gibt mehrere Werkzeuge und Techniken, die verwendet werden, um die Verschlechterung von Solarmodulen zu bestimmen, diese beinhalten Sichtprüfung, Infrarot-Thermografie, Elektrolumineszenz (EL) und Leistungskalibrierung.

Welche Auswirkungen hat die Verschlechterung der Solarmodule auf Ihre PV-Anlage?

Der Abbau von Solarmodulen wird durch Alterung verursacht und betrifft nicht nur große PV-Anlagen, sondern ist auf jeder PV-Dachanlage weltweit vorhanden. Aus diesem Grund ist es für Hausbesitzer mit PV-Dachanlagen und Haushalte, die Solarenergie aus dem Netz beziehen, von Bedeutung.

Angemessene Degradationsraten von Solarmodulen werden auf 0,5 % pro Jahr geschätzt, wenn man eine gut gewartete PV-Anlage mit idealen Bedingungen berücksichtigt. Allerdings Abbauraten von Solarmodulen nach oben greifen kann in einigen extremen Fällen bis zu gehen 1,4 % oder 1,54 % pro Jahr.

Diese Informationen betonen, wie wichtig es ist, qualitativ hochwertige PV-Module zu installieren, die von zuverlässigen Unternehmen hergestellt werden, und die Wartung von Solaranlagen durchzuführen. Das Ergreifen aller Vorsichtsmaßnahmen gewährleistet minimale Verschlechterungsraten der Solarmodule und eine längere Lebensdauer von PV-Systemen.

Ein Solarpanel mit einer Verschlechterungsrate von 0,5 % pro Jahr (das 400-W-Solarpanel von Hanwha QCells zum Beispiel in Abbildung 1) wird am Ende seiner Lebensdauer wahrscheinlich etwa 87 % seiner Leistung im ersten Jahr erreichen. In der Zwischenzeit könnte ein unter rauen Umgebungsbedingungen installiertes Solarmodul von geringer Qualität eine Verschlechterungsrate von 1 % pro Jahr aufweisen, wodurch seine Leistung auf nur etwa 75 % seiner Leistung im ersten Jahr reduziert wird. Hochwertige Hersteller wie SunPower konnten diese reduzieren Abbauraten bis zu 0,25 %die im Laufe der Zeit die maximale Leistung in der Branche bietet.

Was verursacht die Verschlechterung des Solarmoduls?

Die Degradation von Solarmodulen wird nicht durch ein einzelnes isoliertes Phänomen verursacht, sondern durch mehrere Degradationsmechanismen, die PV-Module betreffen, aber die Hauptursache ist die altersbedingte Degradation. Weitere Ursachen für die Verschlechterung von Solarmodulen sind unter anderem Alterung, lichtinduzierte Degradation (LID), potenzialinduzierte Degradation (PID) und Versagen der Rückseitenfolie. Lassen Sie uns sie genauer analysieren.

Altersbedingter Abbau

Altern ist der wichtigste Abbaumechanismus Auswirkungen auf PV-Module während ihrer Betriebsjahre. Dieser Abbaumechanismus ist eine direkte Folge davon, dass Module jahrelang Regen, Schneefall, extremen Temperaturen, Hagel, Staub und anderen äußeren Einflüssen ausgesetzt waren.

Wenn PV-Module den oben genannten äußeren Einflüssen ausgesetzt sind, beginnen sie mit der Zeit zu zerfallen und ihre Effizienz zu verringern. Dies geschieht durch Korrodieren der Rahmen von Solarmodulen, Delaminierung von Glas und Rückseitenfolieund PV-Materialien verlieren ihre Eigenschaften, all dies verursacht eine durchschnittliche jährliche Verschlechterung von 0,5 % für PV-Module.

Lichtinduzierter Abbau (LID)

Lichtinduzierte Degradation (LID) ist ein Phänomen, das eine Beschleunigung der Degradationsraten von Solarmodulen verursacht und Module hauptsächlich während des ersten Betriebsjahres betrifft. Dies ist eine Folge des Sonnenlichts Beschleunigung des Oxidationsprozesses zwischen dem zum Dotieren von PV-Materialien verwendeten Bor und Sauerstoff.

Diese Defekte treten auf natürliche Weise auf, wenn sich Sauerstoff während des Czochralski-Prozesses, der zum Züchten von monokristallinem Silizium (Mono-c-Si) verwendet wird, mit geschmolzenem Silizium verbindet. Das zum Dotieren von Solarzellen verwendete Bor verbindet sich mit Sauerstoff und wirkt als Falle für Elektron-Loch-Paare, die den Stromerzeugungsprozess beeinflussen.

Die durch LID verursachte Verschlechterung des Solarmoduls wirkt sich stark auf die Module aus hergestellt mit monokristallines Silizium, insbesondere Wafer vom p-Typ. LID-Effekt ist auch höher in PERC-Modulen.

Potentialinduzierte Degradation (PID)

Potenzialinduzierte Degradation oder PID ist ein weiterer Degradationsmechanismus, der PV-Module beeinträchtigt und deren Effizienz verringert. Im Gegensatz zu LID wirkt sich PID nicht stark auf einen bestimmten Typ von PV-Modulen aus, aber es betrifft Mono-c-Si, polykristallines Silizium (Poly-c-Si) und Dünnschicht-PV-Module gleichermaßen.

Große PV-Anlagen weisen eine hohe Spannung pro String auf, die eine Potentialdifferenz zwischen den Zellen und dem Rahmen verursacht was zu einem Leckstrom führtwodurch Leistungsverluste entstehen.

Das Verständnis von PID ist noch unvollständig, und weitere Studien sind erforderlich, aber es ist bekannt, dass es produziert hohe Leistungsverluste in ungeerdeten PV-Anlagen mit Spannungen über 1.500 V. Dies ist mit großen großtechnischen und kommerziellen PV-Systemen verbunden.

Rückseitenfehler

Das Versagen der Rückseitenfolie ist eine weitere Verschlechterungsursache, die die Hauptursache für eine vorzeitige Verschlechterung ist. Das steht fest 9 % bis 16 % der PV-Module leiden unter Backsheet-Versagen. Dies ist besorgniserregend, da die Rückseitenfolie eines PV-Moduls die erste Verteidigungslinie ist, die innere Komponenten vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, Wind, Staub und ultraviolettem (UV) Licht isoliert und schützt.

Die Hauptursache für die Verschlechterung von Solarmodulen aufgrund eines Versagens der Rückseitenfolie ist die Delaminierung des Backsheets oder Rissbildung im Material. Wenn die Rückseitenfolie versagt, werden die inneren Komponenten von Solarmodulen äußeren Einflüssen ausgesetzt und die Lebensdauer von PV-Modulen wird verkürzt.

Welche Faktoren erhöhen oder verringern die Degradation von Solarmodulen?

So wie es unterschiedliche Abbauraten von Solarmodulen gibt, gibt es Faktoren, die den Abbau von Solarmodulen beschleunigen oder verringern. Dazu gehören die Materialien, die zur Herstellung von PV-Modulen verwendet werden, der Montageprozess, der Installationsprozess, die Wartungspraktiken und sogar das Wetter.

Qualität der Materialien

Die meisten PV-Module, die einer beschleunigten Degradation von Solarmodulen unterliegen, tun dies aufgrund von LID-, PID- und Rückseitenfolienversagen. Diese Degradationsmechanismen werden teilweise durch Defekte in den Materialien verursacht, so es geschlossen werden kann dass PV-Module mit besseren höherwertigen Materialien langsamer degradieren.

Zusätzliche Materialien und Techniken kann verwendet werden, um die Korrosion zu verlangsamen und den Abbau von Solarmodulen zu reduzieren. Es ist erwiesen, dass Solarpanelsysteme unter verschlechterten Bedingungen mindestens 40 Jahre halten können, aber einige bahnbrechende Unternehmen in der Solarindustrie haben die Technologie verbessert und bieten PV-Garantien für 30 Jahre und 40 Jahre.

Montage der Module

PV-Module mögen aus hochwertigen Materialien bestehen, aber sie erfordern die strengsten Herstellungsverfahren, um eine Spitzenleistung zu gewährleisten.

Die Verbesserung der Herstellungstechniken kann die Verschlechterung der Solarmodule verringern und die Lebensdauer von PV-Modulen verlängern. Das Büro für Solarenergietechnologien des US-Energieministeriums ist derzeit die Finanzierung eines Forschungsteams Techniken zu entwickeln, die die Lebensdauer von PV-Modulen auf bis zu 50 Jahre oder mehr verlängern könnten.

Korrekte Installation

Wenn Solarmodule transportiert und gehandhabt werden die Installation, werden Module mechanisch belastet. Diese Belastung kann zu einer Verschlechterung des Solarmoduls aufgrund eines Versagens der Rückseitenfolie und zu teilweisen Leistungsverlusten führen oder die Komponenten des PV-Moduls gefährden.

Um die durch Risse auf der Rückseitenfolie verursachte Verschlechterung der Solarmodule zu reduzieren und die Lebensdauer der PV-Module zu verlängern, wird empfohlen, dass die Module von zertifizierten Fachleuten ordnungsgemäß gehandhabt und installiert werden. Dies ist besonders wichtig, wenn es um Dünnschicht-Solarmodule geht, die empfindlicher sind.

Routinewartung

Routinewartung ist eine wichtige Taktik, die verwendet wird, um die Verschlechterung von Solarmodulen in großen und kleinen Anwendungen zu reduzieren. Vorausschauende und vorbeugende Wartung kann die Betriebslebensdauer von PV-Systemen verlängern, indem sie die Beeinträchtigung durch Verschmutzung und Staub reduziert, was zu einer höheren Leistung der Solaranlage führt.

Die Häufigkeit, mit der die Wartung durchgeführt werden sollte, kann je nach Vorhandensein von Staub, Schnee, Laub und anderen klimatischen Bedingungen variieren. Die Anzahl der Vögel in dem Gebiet (in Verbindung mit Vogelkot) kann auch die erforderliche Wartungshäufigkeit erhöhen.

Wetter

Wetterphänomene sind keine kontrollierbare Variable, aber sie können bei der Installation von PV-Modulen und der Durchführung von Wartungsarbeiten berücksichtigt werden, um eine weitere Verschlechterung der Solarmodule zu vermeiden. Bei der Analyse vor der Installation großer PV-Anlagen sollte eine spezielle Studie über den Standort und historische Naturkatastrophen in Betracht gezogen werden, um sicherzustellen, dass der Standort für die Installation geeignet ist.

Eine wichtige Entscheidung zur Vorbereitung auf extreme Wetterphänomene ist die Auswahl von PV-Modulen mit besseren mechanischen Eigenschaften. Dies kann einen besseren IP-Index (Ingress Protection), eine härtere Rahmenbewertung, ein Glas mit höherer Stoßfestigkeit und mehr umfassen. Zum Beispiel sind die SunPower-PV-Module im Vergleich zu Winden mit hoher Geschwindigkeit anfälliger Q-Cells-Solarmodule.

Schlusswort: Auswahl der besten PV-Module zur Minimierung der Degradation

In Anbetracht der Tatsache, dass Solarmodule eine begrenzte Lebensdauer haben, ist es wichtig zu beachten, dass dies der Fall sein kann recycelt und wiederverwendet für den Netzbetrieb, Ladestationen für Elektrofahrzeuge und andere Anwendungen. Die noch bessere Nachricht ist, dass Forscher derzeit daran arbeiten, die Lebensdauer von PV-Modulen zu verlängern und Techniken zu entwickeln, um die weitere Verschlechterung der Solarmodule zu reduzieren.

Laufende Studien befassen sich mit der Erhöhung der Haltbarkeit durch verlassen auf Elektrolumineszenzfotografie und maschinelles Lernen zur Verbesserung der Lebensdauer und Leistung von PV-Anlagen mit nachgewiesenen Ergebnissen durch die Implementierung von Überwachungs- und Steuerungssystemen. Darüber hinaus, Kühltechniken implementieren Die Verwendung von Wasser zur Reduzierung der Temperatur von PV-Modulen hat sich auch zur Verlängerung der Lebensdauer von Solarmodulen als wirksam erwiesen.

Oft berücksichtigen Solarvorschläge Simulationen im ersten Jahr, was zu dem Missverständnis führen kann, dass diese Energieleistung im Laufe der Zeit beibehalten wird, wenn dies nicht der Fall ist. Aus diesem Grund ist die Wahl des Solarmoduls mit geringeren Degradationsraten von entscheidender Bedeutung Halten Sie die Leistung im Laufe der Zeit so nah wie möglich am ersten Jahr der Installation. Die meisten Hersteller von Solarmodulen schließen Metriken ein, die die Leistungsgarantie für ihre Produkte angeben. Die Auswahl hochwertiger PV-Module mit ähnlichen Degradationsraten wie denen von SunPower oder sogar Hanwha Q-Cells stellt sicher, dass PV-Systeme dem Alterungsabbau besser widerstehen als herkömmliche das wird langfristig bessere Ergebnisse liefern.