ما هو التدهور المحتمل المستحث؟

عند الحديث عن الألواح الشمسية وضمانها مدى الحياة الذي يتراوح بين 19 و30 عامًا، تنخفض كفاءتها خلال هذه الفترة. يعلم الجميع ذلك، ولكن في بعض الأحيان، تفقد وحدات الطاقة الشمسية كفاءتها خلال فترة قصيرة، مثل عام أو عامين. هذا أمر مُرهق، ولكن في بعض الأحيان يكون كلٌّ من المُصنِّع والعميل مسؤولين عن ذلك. نقص المعلومات أمرٌ آخر، ولكن الحصول على لوحة شمسية غير مُعتمدة قد يكون سببًا مُحتملًا للتلف المُستحث المُحتمل لألواحك الشمسية. دعونا نناقش التلف المُستحث المُحتمل للخلايا والألواح الشمسية، وأسبابه، واختباراته، والإجراءات الوقائية.

ما هو التدهور المحتمل المستحث؟

يحدث التدهور نتيجةً لارتفاع فرق الجهد بين الخلية (شبه الموصل) وأجزاء أخرى من الوحدة، مثل الحامل وإطار الألومنيوم والزجاج. ونتيجةً لهذا الفرق، يحدث تسرب للتيار، مما يُسبب هجرة الأيونات الموجبة والسالبة.

• الأيونات السالبة: يبدأ بالتسرب من إطار الألومنيوم.
• الأيونات الموجبة: وتسمى أيضًا أيونات الصوديوم، وتبدأ بالهجرة والتسرب نحو سطح الخلية.

يُقلل هذا التسرب من التأثير الكهروضوئي بتلويث الخلية، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة. قد يصل فقدان الطاقة الناتج عن التدهور المُستحث المحتمل إلى 20%. مع ذلك، قد لا تُلاحظه فورًا، ويستغرق الأمر شهورًا وسنوات حتى يُصبح العيب ملحوظًا.

ما هو التدهور المحتمل الناجم عن الخلايا والألواح الشمسية؟

تتكون الألواح الشمسية من عدة خلايا شمسية متصلة. المكونات الرئيسية التي سنتناولها في هذا النقاش هي الخلايا الشمسية وإطارها المصنوع من الألومنيوم. يحدث تدهور محتمل في الألواح الشمسية والخلايا عند استقطاب اللوح الشمسي بجهد سالب عالٍ. ولكن هناك تغير ملحوظ في الجهد بين إطار الألومنيوم والخلية.

عادةً ما يكون الإطار مؤرضًا، وبالتالي يكون جهد التيار صفرًا. ونظرًا لوجود شوائب وقصر المسافة بين الخلايا الشمسية وإطارها، يتولد تيار كهربائي بين الخلية والإطار، مما يؤدي إلى تسرب التيار من الوحدة الكهروضوئية بأكملها.

انظر أيضاً : ما هي أنواع الألواح الشمسية الأربعة؟

ما هو تأثير PID في الطاقة الشمسية؟ ما الذي يسبب فقدان PID في الطاقة الشمسية؟

باختصار، يُعدّ هذا مؤشراً على تقادم الخلايا والألواح الشمسية ، ويؤدي أساساً إلى تدهور أدائها. وينتج التدهور المحتمل عن عوامل عديدة تتضافر على مدى فترة طويلة، ولا يحدث فجأة.

1. موقع

يشمل ذلك موقع منزلك من حيث خطوط الطول والعرض، بالإضافة إلى الظروف المناخية. كما أن التعرض للرطوبة والحرارة العالية من العوامل المرتبطة بموقع تركيب الألواح الشمسية. وتختلف هذه العوامل من مكان لآخر.

2. تدابير التخفيف من التدهور الناجم المحتمل

الأجهزة المصممة خصيصًا للحد من تأثير التدهور الناجم عن الجهد الكهربائي غير مثبتة بشكل صحيح، وهناك تأريض سلبي . من شأن الأجهزة الأفضل أن تقلل من تأثير التدهور الناجم عن الجهد الكهربائي، وإلا سيتفاقم مع مرور الوقت.

3. جودة المواد الخام

يُعتبر الزجاج، والمواد المُغلّفة، ووجود الشوائب (الصوديوم)، وغيرها، من المواد الخام للخلايا الشمسية. وتُعدّ جودة هذه المواد أساسية لأنها تُشكّل اللبنة الأساسية للخلايا الشمسية . فعلى سبيل المثال، يُؤدّي وجود الصوديوم أثناء تصنيع الزجاج إلى آثار سلبية عليه.

4. جودة مكونات الألواح الشمسية

تُعد جودة مكونات الألواح الشمسية، مثل أنواع الخلايا الكهروضوئية المستخدمة أو مادة التغليف، من العوامل المؤثرة في ظاهرة التدهور الناجم عن الجهد (PID). ويشمل ذلك ما إذا كانت هذه المكونات معتمدة كمقاومة لهذه الظاهرة أم لا، وما إذا كانت قد اجتازت اختبارات الموثوقية الشاملة أم لا.

5. الجهد وحجم النظام

أنظمة الجهد العالي تعني احتمالية أكبر للتدهور المُستحث. ومع ذلك، فإن نظام 1000 فولت أقل عرضة للخطر من نظام 1500 فولت.

ما هو اختبار التدهور المستحث المحتمل؟

هو نوع من اختبارات ضمان الجودة للوحدات الشمسية المصنعة. يهدف إلى تقدير أداء هذه الوحدات في ظل ظروف مختلفة على مدى فترة طويلة. يخضع اختبار PID للوحدات الشمسية للشروط التالية:

1. درجة الحرارة 140 درجة فهرنهايت (60 درجة مئوية)
2. الرطوبة حوالي 85%
3. حمل أقل من 1000 فولت
4. فترة زمنية 96 ساعة
5. انحيازات الجهد +1000 فولت، -1000 فولت، +1500 فولت، أو -1500 فولت (وفقًا لخصائص وحدة الطاقة الكهروضوئية)

تُحدد الفترة الزمنية اسم الاختبار، وهو في هذه الحالة PID (96 ساعة). خلال هذه الفترة، ستُعرَّض الوحدات للظروف المذكورة أعلاه، وسيُؤخذ تأثيرها على فقدان الطاقة في الوحدات الشمسية في الاعتبار.

انظر أيضًا : كيف تختبر لوحة الطاقة الشمسية بدون جهاز قياس متعدد؟

ما هي المعدات المستخدمة في اختبار PID للوحدات الشمسية؟

لإجراء اختبار موثوق، يتم استخدام معدات معينة أثناء اختبار التدهور المستحث المحتمل.

1. التألق الكهربائي (EL)

هذه أداة تصوير قوية تُستخدم لتحديد الخصائص الإلكترونية والبصرية للوحدة. ومن خلال تصوير التألق الكهربائي، يُمكن ملاحظة العيوب بسهولة، مثل الدوائر المتكاملة الضوئية، والتشققات الدقيقة، وكسور الخلايا. وتتناسب شدة التألق الكهربائي المُلاحظ طرديًا مع عدد الشحنات الثانوية الموجودة في الوحدات.

2. أنواع الألواح

تُستخدم عادةً وحدة أحادية البلورة أو متعددة البلورات لاختبار PID. كما يُحدد نوع الوحدات نوع تقنيات الكشف المُستخدمة في الاختبار.

كيفية الكشف عن PID؟

بفضل استخدام أجهزة وتقنيات مثل التصوير بالتألق الكهربائي، أصبح الكشف عن التدهور الناجم عن الجهد أسهل . تُظهر قياسات منحنيات التيار-الجهد للوحدات الشمسية قبل وبعد التصوير احتمالية حدوث هذا التدهور. يشير تغير ميل منحنى الجهد-الدائرة المفتوحة (Voc) إلى زيادة في المقاومة الكلية (Rs). وتُعد التغيرات في منحنيات التيار-الجهد مؤشرات على ذلك.

ما هو Anti PID للوحة الشمسية؟ 

لتقليل تأثير التدهور الناجم عن الجهد، يُستخدم صندوق مضاد للتدهور الناجم عن الجهد . وهو جهاز يُركّب على عاكس الألواح الشمسية، حيث يقوم باستقطاب جميع الألواح الكهروضوئية التي تأثرت بشكل معاكس بالجهد السالب. بفضل هذا الصندوق، يتغير استقطاب كل سلسلة من الألواح باستمرار، ولا تبقى في حالة استقطاب ثابتة لفترة طويلة.

يزيد صندوق Anti PID من قدرة الوحدات على استعادة الجهد السلبي الذي تعرضت له بالفعل، كما يقلل من احتمالية حدوث PID.

ما هي الألواح الشمسية Anti PID؟

نظرًا لوجود عدة أسباب، أهمها جودة المواد والنظام. قررت الشركات تصنيع ألواح شمسية مضادة لـ PID. ولهذا، اختارت:

• الخلايا الشمسية مع خالية من PID تصاميم
• وحدة مقاومة للغاية مواد التغليف

هذه الألواح الشمسية متصلة بالسلسلة، ولا تتضرر من الجهد العالي للسلسلة. هذا يزيد إنتاجية الألواح الشمسية لفترات أطول. احصل على لوحة شمسية مضادة للتداخل التفاضلي التناسبي التفاضلي (PID) هنا.

انظر أيضاً : لماذا لا يعمل مصباح الحائط المزود بمستشعر شمسي؟

ما هو تكوين نظام الطاقة الكهروضوئية؟

هناك 5 تكوينات مختلفة لنظام الطاقة الشمسية التي تحتاج إلى الانتهاء منها قبل تثبيت نظام الألواح الشمسية.

1. ربط الشبكة الذي يغذي كل الكهرباء التي تعمل بالطاقة الشمسية إلى الشبكة

في هذا النظام، تُغذّى جميع الكهرباء المُنتجة من نظامك الشمسي إلى الشبكة الكهربائية. ستحتاج إلى شراء الكمية المطلوبة من الكهرباء من شركات الكهرباء. يتميز هذا النظام بانخفاض تكلفة تركيبه، ويمكنك حتى تحقيق ربح من خلال بيع الطاقة لشركات الكهرباء عبر تعريفة التغذية . تتوفر هذه التعريفة في مواقع محددة فقط، حيث تشتري الشركات الطاقة بالكيلوواط/ساعة بالسعر المتفق عليه.

2. ربط الشبكة الذي يغذي فقط فائض الكهرباء المولدة بالطاقة الشمسية إلى الشبكة

يُمكّنك هذا النظام من استخدام الطاقة الشمسية المُولّدة من ألواحك. بالإضافة إلى ذلك، في حال وجود فائض من الطاقة، سيتم تغذيته إلى الشبكة الكهربائية. ستحتاج إلى شراء الطاقة اللازمة من شركة الكهرباء عند الحاجة. يُعدّ هذا النظام مفيدًا لأنه يُقلّل من اعتمادية شركات الكهرباء الكبرى . وهو مناسب للمناطق ذات المناخ الحار والمشمس، وللأشخاص الذين يستهلكون معظم الطاقة المُولّدة من الألواح. مع ذلك، فإن انقطاع التيار الكهربائي من الشبكة يعني انقطاع الطاقة من نظام الطاقة الشمسية أيضًا.

3. شبكة ربط مع بطارية احتياطية

يُعرف هذا النظام أيضًا بنظام التفاعل مع الشبكة الكهربائية، حيث يُزود ببطاريات تخزين . في حالة انقطاع التيار الكهربائي، يوفر النظام إمدادًا مستمرًا بالطاقة بفضل الطاقة المخزنة في هذه البطاريات . إلا أنه أكثر تكلفة نظرًا لوجود بطاريات ووحدات تحكم إضافية.

4. مستقل مع وظيفة شحن طاقة الشبكة

يُعد هذا التكوين الأمثل للاستخدام المنزلي عندما لا تكفي الطاقة الشمسية لتلبية الاحتياجات. يقوم هذا النظام بشحن البطارية تلقائيًا باستخدام التيار المتردد من الشبكة الكهربائية.

5. وظيفة شحن مستقلة بدون طاقة الشبكة

يُعرف هذا النظام أيضاً باسم نظام الطاقة خارج الشبكة، وهو مُصمم للمواقع التي لا تتوفر فيها مصادر طاقة أخرى. يُعد هذا النظام المصدر الوحيد للطاقة، ويبلغ إنتاجه الأقصى للطاقة أقل من كيلوواط واحد، وعادةً ما يكون أصغر حجماً.

كيفية منع التدهور المحتمل الناجم؟

ينبغي تحديد عوامل مختلفة لتقليل أو منع التدهور المحتمل لألواحك ووحداتك الشمسية.

1. شهادة

يجب أن تحمل الألواح الشمسية شهادة من مختبرات اختبار الألواح الشمسية الداخلية ومن اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) . تختبر هذه الأنظمة مقاومة الألواح لظاهرة التدهور المستحث (PID) وفقًا لمعيار IEC 62804. يُنصح بشدة بالاطلاع على الشهادات المقدمة للنظام وقائمة المواد المستخدمة في الألواح.

2. مكونات الألواح الشمسية

أ) مواد التغليف

يجب استخدام مواد تغليف مقاومة للتدهور المُستحث المحتمل أثناء تصنيع وتركيب الوحدات. تُوفر هذه المواد طبقة حماية إضافية ضد التدهور المُستحث المحتمل، كما تضمن إنتاجية أعلى للأنظمة على مدار المواسم المختلفة.

ب) الخلايا الكهروضوئية

تُعدّ الخلايا الشمسية السبب الرئيسي والعنصر الأكثر تأثراً بالتدهور المحتمل الناجم عن الجهد. لذا، يجب أن تكون الخلايا الشمسية المستخدمة معتمدة كخلايا مقاومة لهذا التدهور. يُوصى بشدة بإجراء اختبارات إضافية لهذا التدهور من قِبل الشركة المصنعة، وبعد التركيب. كما يُنصح بإجراء اختبارات دورية باستخدام جهاز مختبري متخصص.

انظر أيضًا : كيف تستخدم الألواح الشمسية مباشرة بدون بطارية؟

3. تصميم النظام الشمسي

أ) التأريض

لتقليل مخاطر وتأثير التدهور المحتمل، يوصى بأن تكون الأرضية سلبية لأنظمة الألواح الشمسية.

ب) الأجهزة المقاومة لـ PID أو صندوق الإزاحة المضاد لـ PID أو PV

تُعدّ مكونات نظام الألواح الشمسية بالغة الأهمية في الحدّ من تأثير ظاهرة التدهور الناجم عن الجهد (PID). لذا، يُعتبر تركيب هذه الأجهزة إضافة قيّمة. فهي، مثل صندوق تعويض الجهد الكهروضوئي، تعكس الجهد الكهربائي على نظام الألواح الشمسية بعد غروب الشمس، مما يضمن أداءً مثاليًا للألواح الشمسية لأكثر من 25 عامًا.

حسناً، التدهور الناتج عن الجهد الكهربائي ضار بالألواح الشمسية، ولكن يجب الانتباه للعوامل المسببة له. كما يجب اتخاذ تدابير وقائية من خلال أجهزة تخفيف التلف، مثل الألواح الشمسية المضادة للـ PID. فالحذر خير من الخسارة.

موصى به: دليل لأبعاد الألواح الشمسية