Які браки зустрічаються на сонячних батареях під час експлуатації?

Тим не менше, сонячні модулі є технічним виробом, тому іноді може статися так, що протягом їхнього терміну робот виникають технічні поломки.

У даній статті проілюстровано деякі дефекти, що можуть виникнути в процесі виробництва та експлуатації панелей, а також  їх причини та вплив на  продуктивність.

1.Гаряча точка
Причини виникнення гарячих точок:
У випадку затінення частини сонячної панелі може статися так, що фотоелемент нагрівається до таких високих температур, що матеріал фотомодуля, EVA - плівка та її підкладка можуть пошкодитися. В результаті, створюється так звана «гаряча точка» на сонячній панелі.
У нормальному режимі експлуатації фотоелемент генерує та проводить струм. У випадку затінення, у затінених елементів збільшується опір, а відповідно, знижується виробітка електроенергі. Під час проходження струму по струмознімних доріжках через затемнений фотоелемент, поточний струм перетворюється в тепло окільки опыр затіненого фотоелемента є зростає.
Сучасні виробники сонячних панелей, для запобігання виникненню точок вигорання на фотомодулях, обладнують їх діодами Шоттки. Вони діють так, що у випадку, якщо комірка затінена, захисні діоди вступають в дію і вимикають секцію в якій знаходиться затінений фотоелемент.
Проте, навіть в такому випадку, точки вигорання можуть все ще виникнути. Наприклад, якщо захисні діоди не є до кінця справні або якщо лише дуже мала частина фотомодуля затінена, а захисний діод ще не увімкнено.
Іншими причинами, що зумовлюють появу точок вигорання, можуть бути високі контактні опори на шинах комірок (шинні смуги - сріблясті лінії, що з'єднують клітини). Причинами такої високої контактної опірності можуть бути тріщини швів припаювання на шинах.
Потужність модуля з точкою вигорання зазвичай дуже низька. Тому цей модуль повинен бути замінений, особливо якщо спалахнула не лише одна клітина, а й навколишній матеріал EVA-плівки.
   
Рис. 1. Точки вигорання в сонячних фотомодулях

2. Деламінування
У фотовольтаїчних модулях сонячні елементи герметизуються так званою EVA - плівкою(етиленвінілацетат). EVA – плівка захищає чутливі клітини від впливів погодних явищ, таких як вологість та ультрафіолетове випромінювання.
Під час виготовлення, модульний композит ламінується під точно визначеним тиском та температурою. При даному процесі важливо тримати певну температуру та слідкувати за часом, щоб забезпечити правильне вирівнювання EVA протягом всього процесу ламінування. Неправильні параметри процесу або дешевий матеріал можуть призвести до відшарування EVA – плівки пізніше, при роботі. Шари EVA в такому випадку розходяться і отримують "молочний" колір.
У разі, якщо це стається, також необхідно замінити деламіновані сонячні модулі. Через відшарування, вологість може потрапляти в клітини, що призводить до корозії клітин та постійної втрати продуктивності. Крім того, при даній проблемі знижується передача електроенергії.
 
Рис. 2. Розшарування EVA - плівки: Біла ("молочна") частина

3. Тріщини та мікротріщини на фотоелементах
У процесі виробництва або через зовнішні впливи, такі як транспортування та встановлення, може статися так, що в клітинах фотомодуля можуть виникнути мікротріщини . Загалом, мікротріщин не можна повністю уникнути і зазвичай це не призводить до втрати продуктивності. Проте, в такому випадку завжди існуватиме потенційний ризик того, що мікротріщина, яка є в клітині фотомодуля, збільшуватиметься та в результаті набуде таких розмірів, що впливатиме на втрату потужності.
Розрив клітин сам по собі може призвести до втрати продуктивності. В той же час, розбитий кут або невелика надщербленість не призводять до втрати продуктивності. Проте, коли вся площа клітини є відокремлена від шини, очікується втрата потужності. У такому випадку модуль повинен бути замінений.
 
 Рис. 3. Некритична тріщина фотоелемента

4. Потемніння на грані фотоелемента
Іноді клітини ( фотоелементи ) можуть показувати темні маркування на краю комірки. Ці плями є обумовлені специфічним виробничим процесом і не надають негативного впливу на продуктивність або тривалість життя та роботи клітини.
Під час виробництва клітини, використовується процес, що називається PECVD (напилення). Метою PECVD є формування шару синього кольору на пластині – антирефлекторної плівки. Антирефлекторна плівка збільшує продуктивність клітини. Цей процес являє собою хімічну реакцію при високій температурі. Під час процесу надання синього кольору, клітини тримають спеціальними пальцями робототехніки (контактні точки) на краю фотомодулів. Під точками контакту пропускається антирефлекторна плівка, що призводить до невеликого темного забарвлення у країв комірки.
 
Рис. 4. Маркування в контактних точках роботів пальцями. 

5. Розбите скло
У більшості випадків, розбите скло сонячної панелі обумовлено зовнішніми чинниками, такими як погане упакування, погане транспортування або встановлення. Також проблемою може бути сильний удар градом або каменем. Дуже рідко бувають й такі випадки, що скло розбивається через неправильне виготовлення або дефекти матеріалу.
У випадку безкаркасних тонкоплівкових модулів, поломка скла також може відбуватися за допомогою модульних затискачів. Внаслідок відсутності рами, затискачі закріплюються безпосередньо на склі. Термічне розширення скла під час роботи може спричинити утворення тріщин.
Модулі з розбитим склом повинні бути замінені, адже вони характеризуються набагато нижчими показниками виробітку.
  
Рис. 5. Розбиті скляні сонячні модулі, кидок каміння

6. Дефектні з'єднувачі (конектори)
Сьогодні стандартними є роз'ємами для сонячних панелей є роз’єми типу MC4. Даний роз'єм був розроблений швейцарською компанією MultiContact AG.
Китайські виробники в основному не використовують оригінальні роз'єми MC4, але з’єднувачі,  які є сумісні з ними. Ці з'єднувачі мають таку ж специфіку, що й MC4, але не створені компанією Multi Contact. Тим не менш, дані китайські з’єднувачі також проходять перевірку, мають свій стандарт якості, який дозволяє їм використовуватись високотехнологічними китайськими сонячними мануфактурами.
В той же час, низькоякісні з'єднувачі можуть спричинити такі проблеми, як розчеплення з’єднання панелей після монтажу сонячної електростанції, особливо при холодній температурі навколишнього середовища або поганому електричному контакті.

Також, брудна поверхня конекторів призводить до поганого контактного зв'язку з ризиком виникнення іскри і, зрештою, згорання з'єднувача.
  
Рис. 6. Згорілий з'єднувач МС4.
 

7. Згорання розподільчої коробки
У розподільній коробці є розміщені захисні діоди сонячної панелі. Захисні діоди - це електричні компоненти, які, у разі необхідності, наприклад, часткового затемнення модулів, перекидають частину сонячних елементів і, таким чином, відрізають їх, знижуючи нагрівання провідника.
Якщо тінь падає на частину панелі, затінені клітини працюють дуже слабко. В результаті, на провідниках виникає високий опір. Внаслідок високого контактного опору вихідні показники всіх елементів фотомодуля сильно спадають, і сама панель може перегрітись та згоріти у будь-якій точці. У випадку такої проблеми, захисні діоди починають працювати та в свою чергу, запобігають точкам згорання та втраті потужності. Поточний струм вільно проходить через захисні діоди з мінімальним опором, уникаючи при цьому затінені комірки, котрі мають дуже високий опір.
Проте, погано з'єднані захисні діоди, будучи бракованими при виробництві, можуть також перегрітися і привести до пожежі в розподільній коробці. Однак, при виробництві сонячних панелей використовують вогнетривкі матеріали, тому у більшості випадків, вогонь не буде розповсюджуватися.
 
Рис. 7. Фотоелектричний модуль, в якому перегоріли зєднання в розподільчі коробці.

8. Браунінг
Браунінг - це жовта або коричнева зміна кольору EVA – плівки сонячної панелі (інкапсуляція клітин).
Даний ефект може статися, якщо:
•    використовується низькоякісне EVA-покриття
•    сонячна панель зберігається в неналежних умовах 
•    панель довгий час не використовується
В таких випадках, добавки в EVA частково може втратити свій ефект, а внаслідок ультрафіолетового випромінювання та нагрівання EVA може почати отримати жовтий або коричневий колір.
Внаслідок відбілювання коричневих клітин може відбуватися утворення пухирів на EVA - плівці та рамці, а також з’явитися корозійне покриття.
При браунінгу збільшується поглинання тепла, яке негативно впливає на роботу сонячної панелі. Модулі, що мають ефект браунінгу, повинні бути замінені.

Рис. 8. Типовий брак - браунінг.

Першоджерело статті http://www.europe-solar.de/catalog/index.php?main_page=page&id=44