A degradação inicial induzida pela luz nos módulos PERC é atualmente objeto de intenso debate, mas os testes realizados na PI Berlin mostraram que o problema pode ser resolvido. O fundador e CEO, Paul Grunow, explica os efeitos, o foco e os resultados.
Câmara climática em PI Berlin. A degradação do LeTID é testada a temperaturas elevadas. Imagem: PI Berlin
Embora a degradação inicial tenha sido mais uma vez objeto de intenso debate, em essência não é novidade. Normalmente, a degradação induzida pela luz (LID) reduz a eficiência dos módulos em um a três por cento. Isso é subtraído diretamente do valor nominal dos módulos e os especialistas e os bancos levam isso em conta ao calcular as previsões de desempenho. Por este motivo, a medição de LID tem sido um componente chave do nosso teste de painel fotovoltaico.
Com PERC, no entanto, os módulos do problema é a aquisição de um novo urgência por causa do efeito de degradação induzida por luz e temperatura elevada (luz e degradação induzida pela temperatura elevada, LeTID), conhecida desde 2012, e é mais pronunciado no os módulos PERC do que nos LIDs da tecnologia anterior. Temperaturas mais altas e níveis de luz mais intensos podem acelerar bastante este processo no laboratório, daí o nome. Portanto, a velocidade de degradação depende da localização. O gráfico ilustra isso para os módulos sensíveis ao LeTID, comparando os valores medidos na Alemanha fria com a degradação acelerada no Chipre mais quente. LID e LeTID são distinguidos por três características:
- O grau de degradação: é maior para módulos suscetíveis a LeTID (4-10%) e LID do que para módulos que sofrem apenas de LID (1-3%).
- O LeTID ocorre uma ordem de grandeza mais lenta que a LID: Demora cerca de 1.000 horas no laboratório a 75 graus Celsius e no ponto de potência máxima (MPP) para que o LeTID atinja o grau de degradação total. Pelo contrário, a diminuição no desempenho devido ao LID é esgotada depois de alguns dias. As condições do campo são semelhantes, mas dependem do clima. O máximo de LeTID ocorre após 10 anos na Alemanha e quatro anos em Chipre, onde a temperatura média do módulo é 25 graus Celsius maior com uma irradiação proporcionalmente maior. LID, por outro lado, atinge seu máximo após alguns dias no campo em ambos os locais. Felizmente, o LeTID pode ser medido mais rapidamente no laboratório. O efeito pode ser acelerado aumentando a temperatura do módulo em pelo menos um fator de dois para cada 10 graus de temperatura e aumentando a injeção do transportador de carga. Este último pode ser alcançado alterando a operação no ponto operacional máximo para o "modo VOC" sem carga, em que as extremidades dos terminais do módulo formam um circuito aberto. Isso acelera o LeTID por um fator de aproximadamente 10.
- Regeneração de LeTID com os mesmos parâmetros: As imagens EL na p. 66 ilustram como a degradação do LeTID é regenerada após atingir o ponto de degradação total - ao contrário do LID - mesmo sem alterar nenhum parâmetro externo. Esse ciclo também pode ser acelerado, aumentando a temperatura e mudando para uma operação sem carga, com a injeção de mais transportadores de carga.
O feedback ajuda?
Como os módulos também se regeneram no campo depois de atingirem o ponto de máxima degradação, é tentador pensar que o problema do LeTID é exagerado. Mas mesmo em um clima como o de Chipre, a regeneração leva oito anos, enquanto na Alemanha pode durar até 20 anos.
Portanto, a regeneração dos módulos sensíveis ao LeTID deve ser acelerada antes do comissionamento. Isso é possível no campo, mas até agora só foi demonstrado em módulos individuais sem carga, isolados termicamente e sem carga. O aumento resultante na injeção da portadora de carga e na temperatura do módulo acelerou o tempo de regeneração na Alemanha para seis meses. Em lugares mais quentes, como Chipre, essa abordagem pode ter sucesso em apenas dois meses. Mas esta não é uma opção muito fácil de usar. Estabilização no nível de célula ou módulo é melhor. O instalador da fábrica deve concordar com isso contratualmente e depois realizar verificações aleatórias aleatórias para garantir que os módulos instalados realmente se estabilizaram.
Embora o mecanismo físico por trás do LeTID ainda não seja totalmente compreendido, é um fato que as células estáveis do LeTID podem ser produzidas pela adaptação do processo de produção da célula. A melhor maneira de conseguir isso é executar o ciclo de Leit em temperaturas suficientemente altas sob irradiação como a etapa final de produção ou condicionamento antes da classificação das células. Este processo foi originalmente desenvolvido para o LID. O processo quase não produz perda de eficiência e pode ser realizado por máquinas de produção disponíveis no mercado para fabricantes de células. Uma vantagem adicional é que também elimina a degradação do LID. A existência e eficácia de tal subprocesso pode ser verificada de forma rápida e eficiente no contexto de uma inspeção de fábrica. Outra possibilidade para os fabricantes de módulos é um ciclo de regeneração da degradação que é realizado aplicando corrente ao laminador. No entanto, esse processo é protegido por uma patente.
A regeneração antes da instalação também é importante, já que as grandes usinas com vários megawatts tendem a ser revendidas no mercado secundário depois de alguns anos. No pior dos casos, a venda ocorreria precisamente no ponto em que a degradação do LeTID atingisse seu máximo.
Se as células não são já regenerado durante a produção, de uma forma prática para o tratamento de degradação pode ser a correção do valor nominal da placa para a saída do módulo, dependendo do grau de degradação LeTID, como tem sido feito com tampa . Alternativamente, em vez de introduzir uma degradação inicial fixa nas simulações de desempenho, uma taxa de degradação anual aumentada pelo LeTID poderia ser introduzida. No exemplo da tabela da página 64, isso significaria subtrair 1,75% ao ano por quatro anos até atingir -7%, mais o valor padrão de -0,5% ao ano, o que explica o envelhecimento. dos materiais de encapsulamento e soldagem. No total, no exemplo anterior, isso significaria -2,3% ao ano em Chipre e -1,2% ao ano na Alemanha. Mas mesmo para esta solução, Os EPCs e investidores devem primeiro conhecer a extensão do efeito no módulo correspondente. Em qualquer caso, os testes são importantes.
Embora o mecanismo físico por trás do LeTID ainda não seja totalmente compreendido, é um fato que as células estáveis do LeTID podem ser produzidas pela adaptação do processo de produção da célula. A melhor maneira de conseguir isso é executar o ciclo de Leit em temperaturas suficientemente altas sob irradiação como a etapa final de produção ou condicionamento antes da classificação das células. Este processo foi originalmente desenvolvido para o LID. O processo quase não produz perda de eficiência e pode ser realizado por máquinas de produção disponíveis no mercado para fabricantes de células. Uma vantagem adicional é que também elimina a degradação do LID. A existência e eficácia de tal subprocesso pode ser verificada de forma rápida e eficiente no contexto de uma inspeção de fábrica. Outra possibilidade para os fabricantes de módulos é um ciclo de regeneração da degradação que é realizado aplicando corrente ao laminador. No entanto, esse processo é protegido por uma patente.
A regeneração antes da instalação também é importante, já que as grandes usinas com vários megawatts tendem a ser revendidas no mercado secundário depois de alguns anos. No pior dos casos, a venda ocorreria precisamente no ponto em que a degradação do LeTID atingisse seu máximo.
Se as células não são já regenerado durante a produção, de uma forma prática para o tratamento de degradação pode ser a correção do valor nominal da placa para a saída do módulo, dependendo do grau de degradação LeTID, como tem sido feito com tampa . Alternativamente, em vez de introduzir uma degradação inicial fixa nas simulações de desempenho, uma taxa de degradação anual aumentada pelo LeTID poderia ser introduzida. No exemplo da tabela da página 64, isso significaria subtrair 1,75% ao ano por quatro anos até atingir -7%, mais o valor padrão de -0,5% ao ano, o que explica o envelhecimento. dos materiais de encapsulamento e soldagem. No total, no exemplo anterior, isso significaria -2,3% ao ano em Chipre e -1,2% ao ano na Alemanha. Mas mesmo para esta solução, Os EPCs e investidores devem primeiro conhecer a extensão do efeito no módulo correspondente. Em qualquer caso, os testes são importantes.
Testes LeTID
Para saber como os módulos mais frequentes são protegidos contra o LID e o LeTID, adquirimos seis de cada um dos 10 tipos de módulos PERC no mercado aberto, dois deles policristalinos.
Nós os examinamos sob as condições de teste: Para acelerar o LeTID, expusemo-los na câmara climática a 75 ° C, no escuro sob uma corrente direta no ponto de máximo desempenho sob condições de teste padrão. Este teste acelerado também é proposto atualmente no esboço da segunda edição do padrão IEC 61215-2: Detecção do LeTID sob MQT 23.1, que requer a repetição do teste por 162 horas até a estabilização. Os módulos são considerados estabilizados se a redução de potência for inferior a um por cento da capacidade nominal. Atenção aos detalhes é essencial ao realizar esses testes. Conforme a amperagem aumenta, mais transportadores de carga são injetados e a taxa de degradação aumenta. Mas cuidado: a amperagem excessiva pode fazer com que o ciclo de degradação e regeneração passe despercebido. Frequentemente, os círculos especializados ouvem que os módulos monocristalinos são menos suscetíveis ao LeTID do que os módulos policristalinos. Uma degradação do LeTID superior a sete por cento é relatada, principalmente em módulos multi-PERC [Kersten 2015]. Mas até agora não pudemos observar nenhuma diferença significativa em nossos testes. Na verdade, muitas vezes encontramos o oposto, e um dos módulos multi-PERC sofreu muito pouco o LeTID.
Dos 10 tipos de módulos testados, os dois tipos de módulos policristalinos foram degradados em no máximo dois por cento após 1.000 horas, enquanto a distribuição entre os outros módulos mono-PERC variou de um a quatro por cento (ver o gráfico à esquerda). É possível que os fabricantes de produtos multi-PERC tenham tomado medidas para neutralizar esses efeitos, enquanto alguns fabricantes de produtos mono-PERC continuam concentrando seus esforços principalmente no LID e não estabilizam totalmente as células.
Neste contexto, a degradação adicional causada pelo LeTID é um argumento fundamental contra a tecnologia PERC? Não, a mudança para essa tecnologia era racional e ainda é porque é lucrativa. Mais e mais fabricantes estão omitindo qualquer menção ao PERC em suas próprias folhas de especificações, ou porque agora é padrão de qualquer maneira e não requer nenhuma menção especial, ou para evitar qualquer discussão sobre o LeTID. Além disso, essa degradação adicional pode ser eliminada com medidas de produção de células que são virtualmente neutras em termos de eficiência.
Nossa avaliação da situação é que o PERC é 100% financiado neste caso. Mas esta conclusão deve ser verificada por testes independentes e não apenas para os fabricantes, por meio de auditorias de fábrica e testes de laboratório qualificados.
Dos 10 tipos de módulos testados, os dois tipos de módulos policristalinos foram degradados em no máximo dois por cento após 1.000 horas, enquanto a distribuição entre os outros módulos mono-PERC variou de um a quatro por cento (ver o gráfico à esquerda). É possível que os fabricantes de produtos multi-PERC tenham tomado medidas para neutralizar esses efeitos, enquanto alguns fabricantes de produtos mono-PERC continuam concentrando seus esforços principalmente no LID e não estabilizam totalmente as células.
Neste contexto, a degradação adicional causada pelo LeTID é um argumento fundamental contra a tecnologia PERC? Não, a mudança para essa tecnologia era racional e ainda é porque é lucrativa. Mais e mais fabricantes estão omitindo qualquer menção ao PERC em suas próprias folhas de especificações, ou porque agora é padrão de qualquer maneira e não requer nenhuma menção especial, ou para evitar qualquer discussão sobre o LeTID. Além disso, essa degradação adicional pode ser eliminada com medidas de produção de células que são virtualmente neutras em termos de eficiência.
Nossa avaliação da situação é que o PERC é 100% financiado neste caso. Mas esta conclusão deve ser verificada por testes independentes e não apenas para os fabricantes, por meio de auditorias de fábrica e testes de laboratório qualificados.
Por enquanto, a viabilidade dos projetos também deve ser confirmada - por exemplo, por meio de testes aleatórios de laboratório - porque ainda não entendemos o que causa o problema.
No entanto, um esclarecimento científico definitivo do mecanismo deve ocorrer o mais rápido possível, uma vez que aumentaria a credibilidade e a confiabilidade das adaptações do processo para o PERC. Esse esclarecimento é particularmente importante para os fabricantes do PERC que não acreditam que eles sejam afetados, embora seus módulos tenham mostrado sensibilidade ao LeTID além do LID no teste PI Berlin.
tecnologias de geração de célula usando bolacha do tipo n, em vez de pastilhas de p-tipo como a bolacha do tipo n PERC, HJT ou n-PERT são células PERC princípio mais estáveis em termos de degradação induzida luz Pelo menos a PI Berlin e outros laboratórios ainda não encontraram nenhuma indicação em contrário. Essas tecnologias têm um potencial maior de eficiência, mas são mais caras para os fabricantes de celulares devido aos custos mais altos de adaptação. Se o problema for resolvido melhor por melhorar o nosso entendimento da LeTID ou indo para a próxima geração de tecnologias celulares, esperamos que o conhecimento científico para acelerar a busca pela melhor solução.
Sobre o autor: Paul Grunow é co-fundador da PI Berlin.
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