태양광 패널의 Anti-PID 효과는 무엇입니까?
1.PID 효과
PID의 전체 이름은 Potential Induced Degradation(잠재적 유도 저하)으로, 잠재적으로 유도된 저하를 뜻합니다.
PID 효과는 2005년 미국 회사 SunPower에 의해 처음 발견되어 제안되었습니다. 이는 구성 요소가 고전압에서 장기간 작동하고, 커버 유리, 포장재 및 프레임 사이에 누설 전류가 존재하며, 셀 표면에 많은 양의 전하가 축적되어 셀 표면의 패시베이션 효과가 저하되어 필 팩터, 단락 전류 및 개방 회로 전압이 감소하여 구성 요소 성능이 설계 표준보다 낮아지는 것을 말합니다. 감쇠 정도는 50%에 도달할 수 있지만 이 감쇠는 가역적입니다.
2. PID 효과의 메커니즘
① 고전압 효과
대규모 태양광 시스템 적용으로 인해 시스템 전압이 점점 더 높아졌습니다. 배터리 모듈은 종종 인버터의 MPPT 작동 전압에 도달하기 위해 여러 모듈을 직렬로 연결해야 하며, 이로 인해 개방 회로 전압과 작동 전압이 매우 높아집니다.
STC 환경에서 450W의 72-셀 배터리 모듈을 예로 들면, 20-스트링 배터리 모듈의 개방 회로 전압은 최대 1000V이고 작동 전압은 최대 800V입니다. 태양광 발전소는 낙뢰 보호 및 접지 프로젝트를 갖추어야 하므로 일반 구성 요소의 알루미늄 합금 프레임은 접지되어야 하며 배터리 셀과 알루미늄 프레임 사이에 거의 1000V에 달하는 DC 고전압이 형성되어 회로와 금속 접지 프레임 사이에 전압 바이어스가 발생합니다.
② 이온이동
배터리 모듈의 포장재와 상하 표면의 재료 사이, 그리고 배터리 셀과 접지된 금속 프레임 사이에 고전압이 흐르면 이온 이동이 발생하여 부품 성능이 저하됩니다.
태양 전지가 높은 음전압으로 분극되면 배터리 자체와 모듈 프레임 사이에 관련 전압 차이가 발생합니다. 이는 대부분 접지되어 있기 때문에 전위가 0이므로 태양 전지와 프레임 사이의 거리가 매우 짧고 밀봉재에 불순물이 있을 수 있으므로 셀과 프레임 사이에 전류가 생성되어 전체 광전지 모듈에 전류 누설이 발생할 수 있습니다.
3. PID 효과의 원인
① 태양광 패널에 들어가는 수증기
수증기는 태양광 패널의 PID 효과에 상당한 영향을 미칩니다. 온도가 상승함에 따라 공기 중의 수증기가 응축되어 태양광 패널 표면에 축적되기 시작합니다. 시간이 지남에 따라 이러한 응축은 태양광 패널 내부에 습기가 축적되어 문제가 발생할 수 있습니다.
태양광 패널에 들어간 수증기는 태양광 셀과 태양광 패널의 다른 구성 요소와 폐쇄된 전기 회로를 생성할 수 있습니다. 이는 태양광 패널이 예상보다 더 제대로 작동하지 않게 할 수 있는 전기 흐름을 초래합니다.
② EVA 가수분해
PID 효과의 두 번째 주요 원인은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 캡슐화재의 가수분해입니다. EVA는 태양광 패널 생산에 널리 사용되는 캡슐화재입니다. 높은 습도와 온도에 노출되면 EVA는 아세트산(식초)을 생성하기 쉽습니다.
EVA의 가수분해로 생성된 아세트산은 태양 전지판의 금속 구성 요소와 상호 작용하여 전류 흐름 경로를 만듭니다. 이 전류 흐름은 전력 출력 손실을 초래합니다.
③ 유리 표면에서의 화학 반응
PID 효과의 세 번째 원인은 아세트산과 태양 전지판의 유리 표면 사이의 화학 반응입니다. 아세트산과 유리 표면의 결합은 아세트산 나트륨을 생성합니다. 아세트산 나트륨은 전기를 전도할 수 있는 전해질 용액입니다. 이러한 전기 흐름은 전력 출력의 손실로 이어집니다.
④ 전기장 내에서 움직이는 나트륨 이온
PID 효과의 네 번째 이유는 전기장에서 나트륨 이온의 움직임입니다. 나트륨은 유리에서 가장 이동성이 높은 이온이며, 태양 전지판 내부로 들어가면 태양 전지와 반응하여 폐쇄 회로를 생성합니다.
태양광 패널이 높은 전압 차이에 노출되면 나트륨 이온이 태양광 패널 내부로 이동하여 높은 전기적 전위 영역을 생성할 수 있습니다. 이러한 전기 흐름은 전력 출력 손실로 이어집니다.
4. PID 테스트 방법
특정 표준 시리즈가 있습니다 - IEC 62804 태양광(PV) 모듈: 잠재적인 유도 저하를 감지하기 위한 테스트 방법. IEC 62084에 따른 잠재적인 유도 저하를 감지하기 위한 테스트 조건은 다음과 같습니다.
기온 60도
상대 습도 85%
+1000V, -1000V, +1500V 또는 -1500V의 전압 바이어스(PV 모듈 특성에 따라 다름)
총 테스트 시간은 96시간입니다.
통과 기준은 주로 테스트 종료 시 측정된 전력 저하와 관련이 있습니다. 5%를 초과하지 않으면 테스트에 통과합니다. 따라서 이 테스트는 PID가 발생하지 않거나 모듈에 PID가 없음을 보장하지 않습니다. IEC 62804 인증에서 전력 저하가 낮은 PV 모듈은 PID 효과에 가장 강할 수 있습니다. 현재 일부 제조업체는 인증 기간(최대 600시간)을 연장하고 있으며, 이러한 유형의 테스트는 PID 효과에 강한 제품에 대해 신뢰할 수 있습니다.
5. PID 효과에 대한 솔루션
P형 결정질 실리콘 모듈(기존 ASF 셀, PERC 셀)의 PID 효과
실제 발전소 운영에서 PID 감쇠는 프레임(소다석회 유리, EVA 필름)이 있는 기존 결정질 실리콘 모듈에서 일반적입니다. DC 시스템 전압이 높을수록 습도가 높아지고 온도가 높을수록 PID 감쇠가 더 심각해집니다. P형 결정질 실리콘 모듈의 PID 효과는 다음 방법을 통해 줄일 수 있습니다.
A. 소다석회유리 대신 석영유리를 사용하여 Na+ 및 Ca+2 이온을 제거합니다.
B. 프레임 접지를 방지하기 위해 이중 유리 프레임리스 모듈을 사용하십시오.
C. 합성 프레임(나일론, 폴리우레탄 소재 등)을 사용합니다.
EVA를 개선하거나 셀 표면의 질화물 필름 밀도를 증가시킵니다.
② N형 결정질 실리콘 모듈(TOPCon 셀)의 PID 효과
N형 결정질 실리콘 모듈의 PID 효과는 더 이상 이동하는 이온(Na+, Ca+2)에 의해 발생하지 않고 배터리와 모듈 프레임 사이의 전위차에 의해 발생하는 패시베이션 층의 유전 분극에 의해 발생합니다. 따라서 더 높은 전도도와 더 낮은 유전 상수를 갖는 패시베이션 층을 도입하여 N형 결정질 실리콘 모듈의 PID 효과를 방지할 수 있습니다.
③ HJT 배터리 구성 요소의 PID 효과
HJT 배터리의 구조는 PERC 및 TOPCon과 완전히 다릅니다. 패시베이션 층은 SiN4 대신 투명 산화물 전도성 필름(TCO)을 사용합니다. 고전압 바이어스 조건에서는 축적된 전하에 대한 절연 층이 없으므로 PID 현상이 발생하지 않습니다. 따라서 HJT 배터리는 PID에 저항할 수 있는 잠재력이 있습니다.