ما تأثير ضوء الشمس أو الجهد المرتفع على أداء الألواح الشمسية؟ هناك ظاهرتين تؤثران بشكل مباشر على أداء الألواح الشمسية وهما: ظاهرة التآكل الناتج عن وجود جهد عالي Potential-induced degradation (PID)، وظاهرة التأكل الناتج عن ضوء الشمس، ويطلق عليه بالإنجليزية: Light Induced Degradation (LID). فما تأثير ضوء الشمس أو الجهد المرتفع على أداء الألواح الشمسية؟ تابعوا معنا المقال للتعرف على كل ظاهرة بشكل مختصر دون الإطالة.
ظاهرة التأكل الناتج عن ضوء الشمس (LID)
تتعرض ألواح الخلايا الشمسية السيليكونية للتأكل نتيجة سريان الإلكترونات عبر طبقتي نقاط التوصيل p-n، ويزداد تأثير الظاهرة مع الوقت، وقبل الشروع في مراقبة هذه الظاهرة وآثارها، لا بد من ملاحظة ظاهرة أخرى تسمى باستقرار الطاقة (بالإنجليزية: Power Stabilization)، وتعرف بالتآكل المبدئي الذي تتعرض له ألواح الخلايا الشمسية السيليكونية نتيجة لتعرضها إلى ضوء الشمس.
ونعلم جميعنا أن الشركات الصانعة تضع نسبة انخفاض الطاقة المنتجة خلال العام الأول من الاستخدام، نتيجة لتعرضه إلى ضوء الشمس ضمن مواصفاته، وتكون قيمتها الوسطية 3%، أما حالياً فتعرف هذه الظاهرة بانخفاض الطاقة وتحدد قيمتها الوسطية بـ 0.8%.
كما هو موضح في الصورة أعلاه انحراف قيم الطاقة لأكثر من 58 لوح شمسي سيليكوني (البولي والمونو) من شركات عالمية مختلفة، عن قيم بياناتها المرفقة من هذه الشركات، وقد أجرى اختبار لعدة ألواح شمسية جديد التصنيع مركبة في جنوب البرتغال، وتم تعريضها لأشعة ضوء الشمس مدة 3 أيام فقط، ومن ثم إخضاع الألواح لاختبار تحديد الاستطاعة العظمى تحت شروط STC. وأظهرت النتائج أن نسبة انخفاض الطاقة كانت أعلى من 3% في أكثر من 57% من الألواح المختبرة، وكل ذلك بعد 3 أيام فقط وليس بعد عام كامل!
ظاهرة التأكل الناتج عن الجهد العالي (PID)
تحدث هذه الظاهرة عند توصيل الألواح في سلسلة تحت جهد مرتفع يتجاوز الـ 1000 فولت دي سي، في ظروف حارة ورطبة، إذ تطلق عملية تحلل الزجاج والغبار أيونات الصوديوم التي تحرض هذه الظاهرة، ويبدأ تأثيرها على الألواح وبالتحديد بالقرب من الأقطاب السالبة للسلسلة، وتظهر أيضاً كخلايا سوداء مغلقة على جوانب إطار اللوح الشمسي.
وتجري جهات مختصة في العمل على تحديد معيار جديد ضمن IEC لاختبار مقاومة الألواح الشمسية للتآكل عن الجهد، وذلك بتطبيق جهد عالي يتراوح بين -1000 إلى +1000 فولت دي سي تحت ظروف مناخية محددة (رطوبة 85% / درجة حرارة 60 درجة مئوية)، وتجرى الإخضاع لمدة 4 أيام.
إليك الشكل التالي الذي يبين فيه نتائج الاختبارات قبل وبعد التعرض للجهد العالي مدة 4 أيام، كما هو ملاحظ أن نسبة انخفاض الطاقة يصل إلى 25% بعد 4 أيام فقط وليس عام كامل، بينما الاجتياز المطلوب لمعيار IEC PID يجب ألّا يتجاوز 5%.
اقرأ أيضاً:
المصادر والمصادر: nature
