Wenn man über Solarmodule und ihre lebenslange Garantie von 19 bis 30 Jahren spricht, verliert ihre Effizienz in diesem Zeitraum. Jeder weiß das, aber manchmal verlieren Solarmodule innerhalb kurzer Zeit, beispielsweise nach ein oder zwei Jahren, an Effizienz. Das ist zwar belastend, aber Hersteller und Kunde sind dafür verantwortlich. Mangelnde Informationen sind ein weiteres Problem, aber der Kauf eines nicht zertifizierten Solarmoduls kann eine potenzielle Ursache für die potenzialinduzierte Degradation Ihrer Solarmodule sein. Lassen Sie uns die potenzialinduzierte Degradation von Solarzellen und -modulen, ihre Ursachen, Tests und Präventivmaßnahmen besprechen.
Was ist potentialinduzierte Degradation?
Die Degradation entsteht durch die hohe Potenzialdifferenz zwischen der Zelle (Halbleiter) und anderen Modulteilen wie Halterung, Aluminiumrahmen und Glas. Infolge dieser Potenzialdifferenz entsteht ein Stromleck, das die Migration positiver und negativer Ionen verursacht.
- Negative Ionen: Es beginnt aus dem Aluminiumrahmen zu lecken.
- Positive Ionen: Auch Natriumionen genannt, beginnen zu wandern und zur Zelloberfläche zu gelangen.
Diese Leckage verringert den Photovoltaikeffekt, indem sie die Zelle verschmutzt, was wiederum zu Leistungsverlusten führt. Leistungsverluste durch potentialinduzierte Degradation können bis zu 20 % betragen. Sie bemerken dies jedoch möglicherweise nicht sofort, und es dauert Monate und Jahre, bis der Defekt sichtbar wird.
Was ist potentialinduzierte Degradation von Solarzellen und -modulen?
Mehrere miteinander verbundene Solarzellen bilden ein Solarmodul. Die Hauptbestandteile sind die Solarzellen und ihr Aluminiumrahmen. Bei der Polarisation eines Solarmoduls mit einer hohen negativen Spannung tritt in Solarmodulen und -zellen eine potenzialinduzierte Degradation auf . Dabei ändert sich die Spannung im Aluminiumrahmen und in der Zelle erheblich.
Der Rahmen ist üblicherweise geerdet, sodass kein Stromfluss stattfindet. Aufgrund von Verunreinigungen und der geringen Distanz zwischen Solarzellen und Rahmen entsteht jedoch ein Stromfluss zwischen Zelle und Rahmen. Dies führt zu einem Stromverlust im gesamten Photovoltaikmodul.
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Was ist der PID-Effekt bei Solaranlagen? Was verursacht PID-Verluste bei Solaranlagen?
Kurz gesagt, es handelt sich um ein Zeichen der Alterung von Solarzellen und Solarmodulen . Dies führt im Wesentlichen zu einer Leistungsverschlechterung der Module. Die potenziell induzierte Degradation (PID) ist das Ergebnis zahlreicher Faktoren, die über einen längeren Zeitraum zusammenwirken. Sie tritt nicht über Nacht auf.
1.Standort
Dazu gehören der Standort Ihres Hauses ( Längen- und Breitengrad) sowie die klimatischen Bedingungen. Auch die Luftfeuchtigkeit und die Hitze spielen eine Rolle für den Standort der Solaranlage. Diese Faktoren variieren je nach Ort.
2. Potenzielle Maßnahmen zur Minderung der induzierten Degradation
Speziell zur Minderung der Auswirkungen von potenzialinduzierter Degradation (PID) entwickelte Geräte sind nicht ordnungsgemäß installiert und weisen eine negative Erdung auf . Bessere Geräte würden den Einfluss von PID reduzieren; andernfalls würde er sich mit der Zeit verschlimmern.
3. Qualität der Rohstoffe
Glas, Verkapselungsmaterial, Verunreinigungen (z. B. Natrium) usw. gelten als Rohstoffe der Solarzelle. Die Qualität der Rohstoffe ist entscheidend, da sie die Bausteine der Solarzelle bilden . Beispielsweise kann das Vorhandensein von Natrium während der Glasherstellung zu negativen Auswirkungen auf das Glas führen.
4. Qualität der Solarmodulkomponenten
Die Qualität der Komponenten von Solarmodulen, wie beispielsweise die Art der verwendeten Photovoltaikzellen oder das Material der Verkapselung, ist ebenfalls ein Faktor, der PID verursacht. Dazu gehört die Frage, ob die Komponenten als PID-resistent zertifiziert sind oder nicht. Und haben diese Komponenten die umfangreichen Zuverlässigkeitstests bestanden?
5. Spannung und Größe des Systems
Bei Systemen mit höherer Spannung ist die Wahrscheinlichkeit einer spannungsbedingten Degradation höher. Ein 1000-V-System ist jedoch weniger gefährdet als eines mit 1500 V.
Was ist ein potentialinduzierter Degradationstest?
Es handelt sich um eine Art Qualitätssicherungstest für hergestellte Solarmodule. Ziel ist es, die Leistung dieser Solarmodule unter verschiedenen Bedingungen über einen längeren Zeitraum zu ermitteln. Ein PID-Test für Solarmodule unterzieht das Modul folgenden Bedingungen:
- Temperatur von 140° Fahrenheit (60° Celsius)
- Luftfeuchtigkeit ca. 85%
- Last unter 1000 V
- Zeitraum von 96 Stunden
- Spannungsvorspannungen von +1000 V, -1000 V, +1500 V oder -1500 V (je nach PV-Moduleigenschaften)
Der Zeitraum definiert den Namen des Tests, in diesem Fall PID (96h). Während dieses Zeitraums werden die Module den oben genannten Bedingungen ausgesetzt und ihre Auswirkungen auf den Leistungsverlust der Solarmodule werden berücksichtigt.
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Welche Geräte werden beim PID-Test für Solarmodule verwendet?
Um einen zuverlässigen Test durchzuführen, werden bei einem potentialinduzierten Degradationstest bestimmte Geräte verwendet.
1. Elektrolumineszenz (EL)
Dies ist ein leistungsstarkes Bildgebungsverfahren zur Bestimmung der elektronischen und optischen Eigenschaften des Moduls. Mithilfe der Elektrolumineszenz-Bildgebung lassen sich Defekte wie PICs, Mikrorisse und Zellbrüche leicht erkennen. Die Intensität der beobachteten Elektrolumineszenz ist proportional zur Anzahl der verfügbaren Minoritätsladungsträger im Modul.
2. Arten von Panels
Für PID-Tests wird üblicherweise ein monokristallines oder ein polykristallines Modul verwendet. Der Modultyp bestimmt auch die Art der für den Test zu verwendenden Detektionstechniken.
Wie erkennt man PID?
Durch den Einsatz von Geräten und Techniken wie der Elektrolumineszenz-Bildgebung ist die Erkennung von potenzialinduzierter Degradation (PID) einfacher geworden . Messungen der Strom-Spannungs-Kennlinien (IV-Kennlinien) von Solarmodulen vor und nach der Bildgebung zeigen die Möglichkeit von PID auf. Die veränderte Steigung der Leerlaufspannung (Voc) deutet auf einen Anstieg des Gesamtwiderstands (Rs) hin. Die Veränderungen in den IV-Kennlinien dienen als Indikatoren.
Was ist Anti-PID für Solarmodule?
Um die Auswirkungen der spannungsinduzierten Degradation zu verringern, wird eine Anti-PID-Box eingesetzt. Dieses Gerät wird an den Wechselrichter der Solarmodule angeschlossen. Es polarisiert alle Photovoltaikmodule, die von der negativen Spannung betroffen waren, in entgegengesetzter Richtung. Mithilfe dieser Box ändert jeder String kontinuierlich seine Polarisation und verbleibt nicht über längere Zeit in einem konstanten Zustand.
Die Anti-PID-Box erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Module von dem bereits vorhandenen negativen Potential erholen. Sie verringert außerdem die Wahrscheinlichkeit einer PID-Erkrankung.
Was sind Anti-PID-Solarmodule?
Da PID verschiedene Ursachen haben kann, sind Material- und Systemqualität die wichtigsten. Die Industrie entschied sich für die Herstellung von Anti-PID-Solarmodulen. Dafür wählten sie:
- Solarzellen mit PID-frei Designs
- Hochbeständiges Modul Einkapselungsmaterialien
Solche Solarmodule sind an den String angeschlossen und werden durch hohe Stringspannungen nicht beschädigt. Dies führt zu einer höheren Produktion der Solarmodule über längere Zeiträume. Anti-PID-Solarmodule hier kaufen
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Was ist eine PV-Systemkonfiguration?
Es gibt 5 verschiedene Konfigurationen für ein Photovoltaiksystem, die vor der Installation des Solarpanelsystems finalisiert werden müssen.
1. Netzanschluss, der den gesamten Solarstrom ins Netz einspeist
Bei dieser Konfiguration wird der gesamte von Ihrer Solaranlage erzeugte Strom ins Netz eingespeist. Sie müssen die benötigte Strommenge von den Energieversorgern beziehen. Ein solches System hat geringere Installationskosten, und Sie können sogar Geld verdienen, indem Sie überschüssigen Strom über eine Einspeisevergütung an die Energieversorger verkaufen . Dieses Vergütungssystem ist jedoch nur an bestimmten Standorten verfügbar. Dort kaufen die Energieversorger den Strom pro Kilowattstunde zum vereinbarten Preis.
2. Netzkopplung, die nur den überschüssigen Solarstrom ins Netz einspeist
Diese Konfiguration ermöglicht es Ihnen, den von Ihren Solarmodulen erzeugten Strom zu nutzen. Überschüssiger Strom wird ins öffentliche Netz eingespeist. Bei Bedarf können Sie den benötigten Strom vom Energieversorger beziehen. Diese Konfiguration ist vorteilhaft, da sie die Abhängigkeit von großen Stromversorgern verringert . Sie eignet sich für heiße und sonnige Regionen sowie für Nutzer, die den Großteil des erzeugten Stroms selbst verbrauchen. Beachten Sie jedoch, dass ein Stromausfall im öffentlichen Netz auch die Stromversorgung Ihrer Solaranlage beeinträchtigt.
3. Netzanschluss mit Batterie-Backup
Dieses System wird auch als netzgekoppeltes System bezeichnet, da es mit einem Batteriespeicher ausgestattet ist . Bei Stromausfällen gewährleistet es eine konstante Stromversorgung durch die in den Batterien gespeicherte Energie . Aufgrund der zusätzlichen Batterien und Steuergeräte ist es teurer.
4. Stand-alone mit Netzstromladefunktion
Diese Konfiguration eignet sich am besten für Hausinstallationen, wenn die Solarenergie den Anforderungen nicht genügt. Das System lädt die Batterie automatisch über Wechselstrom aus dem Stromnetz.
5. Stand-alone ohne Netzstromladefunktion
Diese auch als netzunabhängige Stromversorgung bekannte Anlage wird an Orten eingesetzt, an denen keine andere Stromquelle verfügbar ist. Sie ist der alleinige Stromversorger. Ihre Spitzenleistung liegt unter einem Kilowatt, und sie ist in der Regel kleiner.
Wie kann eine potenzialinduzierte Degradation verhindert werden?
Um eine potenziell bedingte Degradation Ihrer Solarpanele und -module zu reduzieren oder zu verhindern, sollten verschiedene Faktoren ermittelt werden.
1. Bescheinigung
Ein Solarmodul muss über ein Zertifikat der hauseigenen Solarmodulprüfung und der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) verfügen . Diese Systeme prüfen die Module auf PID-Beständigkeit gemäß IEC 62804. Es wird dringend empfohlen, die für das System vorliegenden Zertifikate und die Materialliste der Module zu prüfen.
2. Solarmodulkomponenten
a) Einkapselungsmaterialien
Bei der Herstellung und Installation der Module sollten potenzialinduzierte Degradation resistente Verkapselungsmaterialien verwendet werden. Die Verkapselung bildet eine zusätzliche Schutzschicht gegen potenzialinduzierte Degradation. Sie gewährleistet zudem höhere Leistungen der Systeme über verschiedene Jahreszeiten hinweg.
b) Photovoltaikzellen
Solarzellen sind die Hauptursache und die am stärksten betroffene Komponente für potenzialinduzierte Degradation (PID). Daher sollten die verwendeten Solarzellen als PID-resistent zertifiziert sein. Es wird dringend empfohlen, dass der Hersteller zusätzliche PID-Tests durchführt und diese nach der Installation regelmäßig mit einem spezialisierten Laborgerät überprüft werden.
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3. Solarsystem-Design
a) Erdung
Um das Risiko und die Auswirkungen einer durch Potenzial verursachten Degradation zu verringern, wird empfohlen, bei Solarpanelsystemen eine negative Erdung zu verwenden.
b) PID-resistente Geräte oder Anti-PID- oder PV-Offset-Box
Die einzelnen Komponenten einer Solaranlage sind gleichermaßen wichtig, um die Auswirkungen von PID zu minimieren. Daher ist die Installation entsprechender Geräte von Vorteil. Beispielsweise kehrt eine PV-Offsetbox die Spannung der Solaranlage nach Sonnenuntergang um. Dadurch wird sichergestellt, dass die Solarmodule über 25 Jahre lang optimale Leistung erbringen.
Potentialinduzierte Degradation ist schädlich für Solarmodule. Achten Sie jedoch auf die Ursachen. Außerdem müssen vorbeugende Maßnahmen wie Anti-PID-Solarmodule ergriffen werden. Vorsicht ist besser als Nachsicht.
Empfehlung: Ein Leitfaden zu den Abmessungen von Solarmodulen
