Contenu :
- Qu'est-ce que l'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID) dans les panneaux solaires ?
- Pourquoi l'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID) se produit-il ?
- Comment détecter l'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID) ?
- Comment prévenir l'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID) ?
Qu'est-ce que l'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID) dans les panneaux solaires ?
La dégradation potentielle induite (PID) dans les panneaux solaires résulte d'une différence notable de potentiel entre le matériau semi-conducteur (cellule) et d'autres composants du module, tels que le verre, les supports ou le cadre en aluminium. Cette disparité de tension induit une fuite de courant, provoquant la migration d'ions négatifs et positifs. Les ions négatifs sortent par le cadre en aluminium, tandis que les ions positifs, en particulier les ions sodium, se déplacent vers la surface de la cellule. Ce processus "pollue" essentiellement la cellule, diminuant son effet photovoltaïque et entraînant des pertes de puissance. Les effets PID peuvent entraîner des pertes de puissance significatives, atteignant potentiellement jusqu'à 20%, et les conséquences ne sont pas immédiatement évidentes - la manifestation de ces effets peut prendre plusieurs mois à quelques années pour devenir apparente.
Pourquoi l'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID) se produit-il ?
L'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID) se produit généralement lors d'une utilisation à long terme des systèmes photovoltaïques solaires, en particulier dans des environnements de température élevée et d'humidité élevée.
1. Température élevée et humidité :
La température élevée et l'humidité constituent les principaux déclencheurs de l'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID) dans les panneaux solaires. L'humidité accrue conduit à l'accumulation d'humidité à la surface du panneau, établissant des voies conductrices et déclenchant des différences de potentiel et des effets PID. De plus, une humidité accrue favorise la migration des porteurs de charge, entraînant une distribution inégale du courant et un déclin ultérieur des performances.
À mesure que les températures augmentent, les modifications des propriétés du semi-conducteur, la mobilité électronique accrue et la formation accélérée de différences de potentiel exacerbent les effets PID, provoquant finalement une dégradation des matériaux à l'intérieur des panneaux solaires. L'impact combiné de l'humidité élevée et de la température intensifie ces effets, l'humidité facilitant l'adsorption de la vapeur d'eau et les températures élevées accélérant l'évaporation, amplifiant ainsi les différences de potentiel.
2. Configuration du système :
La configuration du système photovoltaïque (PV), y compris la mise à la terre, le type de module et le type de cellule, joue un rôle significatif dans le PID. Le potentiel de tension et la polarité du module influent sur la survenue du PID. Cette dépendance est influencée par la position du panneau dans le tableau et la mise à la terre du système. En général, le PID est associé à un potentiel de tension négatif à la terre, rendant le panneau plus chargé négativement plus susceptible aux risques de PID.
3. Charges sur la surface en verre :
Si la surface en verre du panneau solaire porte des charges, telles que de la poussière ou d'autres contaminants, cela peut augmenter la différence de potentiel et entraîner l'effet PID.
Divers facteurs liés aux charges sur les panneaux solaires contribuent aux effets de l'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID). L'amortissement de surface induit par les charges crée un film mince sur le verre, augmentant l'amortissement de surface et entravant la migration des charges. Cela concentre les différences de potentiel à la surface, perturbant la distribution uniforme des électrons, augmentant les risques de PID. Les changements induits par les charges dans les propriétés optiques, tels qu'une absorption de lumière modifiée, conduisent à une absorption inégale, générant des différences de potentiel locales exacerbées par une forte lumière solaire. Les charges affectent la conductivité thermique, provoquant des variations locales de température, accélérant la migration électronique et augmentant les différences de potentiel, en particulier en plein soleil. Les charges absorbant l'humidité créent un canal conducteur, accélérant le PID. Un nettoyage fréquent est nécessaire pour réduire les différences de potentiel, maintenir les performances du panneau et réduire la probabilité de PID due aux charges.
Comment détecter l'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID) ?
Pour déterminer si les panneaux solaires sont affectés par le PID, un test de courbe I-V peut être effectué. Le PID réduit les performances des panneaux solaires en diminuant la résistance de dérivation du modèle électrique (voir la Figure 1). Cela correspond à une augmentation du courant de fuite, entraînant une réduction du courant de sortie (et donc de la capacité de sortie totale), et cela affecte la courbe I-V comme illustré à la Figure 2.
Figure 1 : Modèle à une diode d'un panneau solaire
Figure 2 : Comparaison de la courbe I-V entre un module PV affecté par le PID et un module non affecté par le PID
La norme IEC 62804 a été établie pour évaluer la capacité des panneaux solaires à supporter des tensions élevées sans subir de dégradation. L'approche prescrite consiste à exposer les panneaux solaires à une tension continue de 1000 V dans des conditions d'humidité relative de 85% et une température de 60 ºC pendant une durée de 96 heures. Le graphique illustre la cote Pmpp/W (où Pmpp représente la puissance maximale du panneau), accompagnée d'images du panneau affichant l'électroluminescence avant et après le test.
La représentation visuelle ci-dessus indique que le système PV a subi une diminution de puissance d'environ 25% pendant le test PID. Selon la norme IEC 60924, pour répondre aux exigences spécifiées, cette réduction ne devrait pas dépasser 5%. Bien qu'il puisse y avoir des variations entre les panneaux solaires, il est important de noter que cette norme a été établie par des tests approfondis sur une variété de panneaux solaires.
Comment prévenir l'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID) ?
L'occurrence des effets de l'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID) est généralement influencée par divers facteurs environnementaux et opérationnels. Afin de garantir la stabilité et les performances du système de panneaux solaires, une série de mesures doit être prise pour prévenir et atténuer l'impact de l'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID).
1. Utiliser des panneaux solaires avec une technologie anti-PID :
Choisissez des panneaux solaires dotés de propriétés anti-PID. Certains fabricants utilisent des technologies de cellules uniques pour atténuer ou supprimer la survenue des effets PID, tels que les panneaux solaires HJT.
Les panneaux solaires HJT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer) de Maysun préviennent efficacement l'Effet de Dégradation Potentielle Induite (PID) grâce à l'utilisation stratégique d'une couche de film conducteur transparent (TCO) sur la surface en verre. Cette couche TCO prévient la polarisation des charges, évitant structurellement la dégradation du PID. Aux côtés de la conception à hétérojonction et de la couche mince intrinsèque, les panneaux solaires HJT de Maysun minimisent la migration des charges, réduisent la distribution inégale du courant et atténuent efficacement les risques de PID, assurant une stabilité accrue dans des environnements difficiles. De plus, ces panneaux sont certifiés conforme à la norme IEC 62804 sur la résistance PID des modules solaires, garantissant une qualité supérieure.
Les panneaux solaires HJT de Maysun Solar ont été distribués dans plusieurs pays européens. Les clients ont partagé leur satisfaction quant aux performances impressionnantes et à la fiabilité des panneaux solaires HJT de Maysun.
2. Optimiser la conception du système :
La conception optimisée du système est un autre facteur clé pour prévenir les effets PID. Optimisez la conception du système de la manière suivante :
Suivi du Point de Puissance Maximale (MPPT) : La technologie MPPT contribue à garantir que les panneaux fonctionnent au point de puissance maximale dans différentes conditions lumineuses, ce qui réduit le risque de distribution inégale du courant et ralentit la survenue de l'effet PID.
Technologie d'égalisation de courant : L'introduction de la technologie d'égalisation de courant contribue à maintenir une distribution uniforme du courant entre les panneaux, réduisant ainsi la possibilité d'effets PID causés par des différences potentielles potentielles potentielles.
3. Revêtements de protection :
L'application de revêtements de protection résistants à la poussière, à la vapeur d'eau et à la pollution à la surface des panneaux solaires peut atténuer l'attaque des contaminants de surface sur les panneaux et réduire le risque d'effets PID.
Ces revêtements peuvent inclure :
Revêtements résistants à la poussière : Ralentissent le dépôt de poussière et maintiennent la surface du panneau propre.
Revêtements résistants à la vapeur d'eau : Empêchent la pénétration de la vapeur d'eau et réduisent l'effet de l'humidité sur les différences potentielles.
Revêtements anti-pollution : Réduisent l'adhérence de la graisse, des fientes d'oiseaux et d'autres polluants et maintiennent la transparence optique de la surface.
4. Nettoyage régulier :
Le nettoyage régulier de la surface des panneaux solaires est une mesure clé pour maintenir les performances du système. L'élimination de la poussière, des feuilles, des fientes d'oiseaux et d'autres charges contribue à maintenir une surface propre et à réduire la formation de différences potentielles potentielles potentielles. Le nettoyage régulier contribue également à maintenir la transmission de la lumière du panneau et à améliorer l'efficacité d'absorption de la lumière.
De plus, la PID est souvent réversible. En cas de survenue de la PID, une méthode d'atténuation consiste à mettre à la terre la borne négative en courant continu de l'onduleur afin d'empêcher les tensions négatives sur la chaîne. Cette approche est efficace lorsque l'onduleur permet une telle opération et que toutes les précautions de conception nécessaires sont mises en œuvre. Une autre stratégie d'atténuation consiste à utiliser des "boîtes anti-PID" positionnées entre la chaîne et l'onduleur. Ces boîtes inversent le potentiel appliqué par l'onduleur pour contrer les tensions négatives sur les panneaux solaires affectés. Leur impact est de faire varier la polarisation de chaque chaîne au fil du temps, réduisant ainsi la probabilité de PID et permettant à chaque module de "récupérer" du potentiel négatif qu'il a subi.
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Référence :
Greensolver, & Greensolver. (2021b, November 26). Potential Induced Degradation (PID) – What is it? - Greensolver. Greensolver.
Admin-D3v. (2020, July 6). LID vs PID: What’s degrading your solar panels? Raycatch | AI Diagnostics for Solar Energy.
Was ist der PID-Effekt (Potential Induced Degradation) von Solarmodulen? (n.d.). Was Ist Der PID-Effekt (Potential Induced Degradation) Von Solarmodulen?
Causes and solutions of the potential Induced Degradation (PID) effect in PV modules - Technical articles. (2020, July 9).
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