Apa Efek Anti-PID dari Panel Surya?
1. Efek PID
Nama lengkap PID adalah: Potential Induced Degradation yang berarti potensi degradasi yang disebabkan.
Efek PID pertama kali ditemukan dan diusulkan oleh perusahaan Amerika SunPower pada tahun 2005. Efek ini mengacu pada pengoperasian komponen jangka panjang pada tegangan tinggi, adanya arus bocor antara kaca penutup, bahan kemasan dan rangka, serta akumulasi sejumlah besar muatan pada permukaan sel, yang memperburuk efek pasivasi pada permukaan sel, yang menyebabkan penurunan faktor pengisian, arus hubung singkat dan tegangan hubung singkat, sehingga kinerja komponen lebih rendah dari standar desain. Tingkat redaman dapat mencapai 50%, tetapi redaman ini dapat dibalik.
2. Mekanisme efek PID
① Efek tegangan tinggi
Penerapan sistem fotovoltaik dalam skala besar telah menghasilkan tegangan sistem yang semakin tinggi. Modul baterai sering kali memerlukan beberapa modul untuk dihubungkan secara seri guna mencapai tegangan kerja MPPT dari inverter, yang menghasilkan tegangan rangkaian terbuka dan tegangan kerja yang sangat tinggi.
Mengambil modul baterai 72-sel 450W di bawah lingkungan STC sebagai contoh, tegangan rangkaian terbuka modul baterai 20-string setinggi 1000V dan tegangan kerja setinggi 800V. Karena pembangkit listrik fotovoltaik perlu dilengkapi dengan proyek proteksi petir dan pentanahan, rangka paduan aluminium dari komponen umum harus ditanahkan, dan tegangan tinggi DC hampir 1000V akan terbentuk antara sel baterai dan rangka aluminium, yang menyebabkan bias tegangan antara rangkaian dan rangka pentanahan logam.
② Migrasi ion
Di bawah tegangan tinggi antara bahan pengemas modul baterai dan bahan pada permukaan atas dan bawahnya, dan antara sel baterai dan rangka logam yang diarde, terjadi migrasi ion, yang mengakibatkan penurunan kinerja komponen.
Bila sel surya dipolarisasi dengan tegangan negatif tinggi, terdapat perbedaan tegangan yang relevan antara baterai itu sendiri dan rangka modul. Hal ini terjadi pada potensial nol karena sebagian besar waktu sel surya dibumikan, sehingga akibat jarak yang sangat pendek antara sel surya dan rangka serta kemungkinan adanya kotoran dalam bahan penyegel, arus dapat dihasilkan antara sel dan rangka, yang menyebabkan kebocoran arus untuk seluruh modul fotovoltaik.
3. Penyebab terjadinya efek PID
① Uap air memasuki panel surya
Uap air memiliki dampak signifikan terhadap efek PID pada panel surya. Saat suhu meningkat, uap air di udara mulai mengembun dan terkumpul di permukaan panel surya. Seiring waktu, kondensasi ini dapat menyebabkan akumulasi uap air di dalam panel surya, yang dapat menimbulkan masalah.
Uap air yang masuk ke panel surya dapat menciptakan sirkuit listrik tertutup dengan sel surya dan komponen panel surya lainnya. Hal ini mengakibatkan aliran listrik yang dapat menyebabkan panel surya bekerja lebih buruk dari seharusnya.
② Hidrolisis EVA
Penyebab kedua yang paling umum dari efek PID adalah hidrolisis bahan enkapsulan Etilen Vinil Asetat (EVA). EVA merupakan bahan enkapsulan yang banyak digunakan dalam produksi panel surya. Saat terkena kelembapan dan suhu tinggi, EVA cenderung menghasilkan asam asetat (cuka).
Asam asetat yang dihasilkan oleh hidrolisis EVA berinteraksi dengan komponen logam pada panel surya dan menciptakan jalur untuk aliran arus. Aliran arus ini menyebabkan hilangnya daya keluaran.
③ Reaksi kimia pada permukaan kaca
Penyebab ketiga dari efek PID adalah reaksi kimia antara asam asetat dan permukaan kaca panel surya. Kombinasi asam asetat dan permukaan kaca menghasilkan natrium asetat. Natrium asetat adalah larutan elektrolit yang dapat menghantarkan listrik. Aliran listrik ini menyebabkan hilangnya daya keluaran.
④ Ion natrium bergerak dalam medan listrik
Alasan keempat untuk efek PID adalah pergerakan ion natrium dalam medan listrik. Natrium adalah ion yang paling mudah bergerak dalam kaca, dan ketika masuk ke dalam panel surya, ia bereaksi dengan sel surya, menciptakan sirkuit tertutup.
Bila panel surya terkena perbedaan tegangan tinggi, ion natrium dapat bermigrasi di dalam panel surya, sehingga menciptakan area dengan potensi listrik tinggi. Aliran listrik ini menyebabkan hilangnya daya keluaran.
4. Metode Uji PID
Ada serangkaian standar khusus - Modul Fotovoltaik (PV) IEC 62804: Metode pengujian untuk mendeteksi potensi degradasi yang disebabkan. Kondisi pengujian untuk mendeteksi potensi degradasi yang disebabkan menurut IEC 62084 adalah:
suhu udara 60 derajat
Kelembaban relatif 85%
Bias tegangan +1000V, -1000V, +1500V atau -1500V (tergantung pada karakteristik modul PV)
Total waktu tes adalah 96 jam
Kriteria kelulusan terutama terkait dengan penurunan daya yang diukur di akhir pengujian. Jika tidak melebihi 5%, pengujian dinyatakan lulus. Oleh karena itu, pengujian ini tidak menjamin bahwa PID tidak akan terjadi atau bahwa modul bebas dari PID. Modul PV dengan penurunan daya yang lebih rendah dalam sertifikasi IEC 62804 mungkin paling tahan terhadap efek PID. Saat ini beberapa produsen memperpanjang durasi sertifikasi (hingga 600 jam), dan jenis pengujian ini dapat diandalkan untuk produk yang tahan terhadap efek PID.
5. Solusi untuk efek PID
Efek PID dari modul silikon kristal tipe-P (sel ASF konvensional, sel PERC)
Dalam pengoperasian pembangkit listrik yang sebenarnya, redaman PID umum terjadi pada modul silikon kristal konvensional dengan rangka (kaca soda kapur, film EVA). Semakin tinggi tegangan sistem DC, semakin tinggi kelembapannya, dan semakin tinggi suhunya, semakin serius redaman PID. Efek PID dari modul silikon kristal tipe-P dapat dikurangi dengan metode berikut:
A. Gunakan kaca kuarsa sebagai pengganti kaca soda kapur untuk menghilangkan ion Na+ dan Ca+2;
B. Gunakan modul tanpa bingkai kaca ganda untuk menghindari pembumian rangka;
C. Gunakan rangka komposit (bahan nilon, poliuretan, dll.);
Meningkatkan EVA atau meningkatkan kepadatan film nitrida pada permukaan sel;
② Efek PID dari modul silikon kristal tipe-N (sel TOPCon)
Efek PID dari modul silikon kristal tipe-N tidak lagi disebabkan oleh ion yang bermigrasi (Na+, Ca+2), tetapi oleh polarisasi dielektrik lapisan pasivasi yang disebabkan oleh perbedaan potensial antara baterai dan rangka modul. Oleh karena itu, efek PID dari modul silikon kristal tipe-N dapat dicegah dengan memperkenalkan lapisan pasivasi dengan konduktivitas yang lebih tinggi dan konstanta dielektrik yang lebih rendah.
③ Efek PID komponen baterai HJT
Struktur baterai HJT sama sekali berbeda dari PERC dan TOPCon. Lapisan pasivasi menggunakan film konduktif oksida transparan (TCO) sebagai pengganti SiN4. Dalam kondisi bias tegangan tinggi, tidak ada lapisan isolasi untuk muatan yang terakumulasi, sehingga fenomena PID tidak akan terjadi. Oleh karena itu, baterai HJT berpotensi menahan PID.