Degradacja indukowanym napięciem modułu PV - problem PID-u

Coraz częściej na kartach katalogowych można znaleźć informację że dany moduł jest testowany pod kątem PID-u lub jest PID-free. Czym jest ten tajemniczy PID i czy stanowi realny problem w instalacjach PV. 

 

Degradacja indukowanym napięciem (PID – Potential Induced Degradation) to w uproszczeniu utrata mocy przez moduł PV powodowana niewielkim upływającym prądem przy wysokim napięciu. Jest to problem, który dotyka zarówno moduły z krzemu krystalicznego jak i cienkowarstwowe. Problem PID-u to ciągle nowy i nie do końca poznany fenomen. Pierwsze szersze publikacje na temat tego problemu pojawiły się na przełomie 2010/2011 roku. Skala problemy była zaskoczeniem dla wielu producentów modułów PV gdyż w skrajnych przypadkach moduły potrafiły wykazywać stratę mocy rzędu 30-70%. Degradacja może mieć charakter polaryzacji, która jest zjawiskiem odwracalnym jak i korozji elektrochemicznej, która prowadzi do nieodwracalnych strat mocy. Zasadniczo problem PID-u związany jest z dużą równicą potencjału (napięcia) między skrajnymi biegunami łańcuchów modułów a uziemioną ramką. Z uwagi na budowę ogniw w module problem dotyczy najczęściej w modułu, który jest najbliżej bieguna ujemnego i zachodzi w warunkach wysokiej wilgotności i temperatury powietrza. Szczególnie dużo negatywnych skutków PID-u zaobserwowano na instalacjach pracujących w wilgotnym i ciepłym klimacie jednak także w Europie PID jest realnym problemem. 

Idea powstania zjawiska PID

W łańcuchach modułów podłączonych do falownika między biegunami + a - występuje wysokie napięcie rzędu 300–600 V. Ramy modułów mają potencjał równy 0 V, ponieważ są uziemione ze względów bezpieczeństwa z tego względu wysokie napięcie występuje także między skrajnymi modułami w łańcuchu (ogniwami w tych modułach) a uziemioną ramką modułu. Wysoka różnica napięcia przyczynia się do powstania pola elektrostatycznego, za pośrednictwem, którego elektrony migrują do szyby, a następnie do ramy, gdzie poprzez uziemienie płyną do ziemi. Krótkotrwałym skutkiem PID-u jest polaryzacja ogniw która jest odwracalna z klei utrzymujący się problem PID-u skutkuje nieodwracalnym uszkodzeniem złącza P-N poszczególnych ogniw. Z tego powodu warto sprawdzać czy dany producent modułów testuje swoje produkty pod kątem PID-u w innym razie zawsze istnieje ryzyko że zainstalowane moduły będą miały skłonność do polaryzacji i mogą się nadmiernie szybko degradować. W przypadku gdy zastosowane moduły mają jednak skłonność do polaryzacji to jedynym rozwiązaniem jest uziemienie bieguna ujemnego co jest możliwe do wykonania w przypadku zastosowania falownika transformatorowego.