Những nguyên nhân làm tấm pin mặt trời bị xuống cấp

Các tấm pin năng lượng mặt trời nói chung rất đáng tin cậy và ít gặp sự cố vì chúng không có bộ phận chuyển động và yêu cầu bảo trì tối thiểu ngoài việc làm sạch. Tuy nhiên, giống như bất kỳ sản phẩm sản xuất nào, tấm pin mặt trời có thể bị lỗi hoặc hoạt động kém do vật liệu bị lỗi hoặc tay nghề kém trong quá trình sản xuất. May mắn thay, điều này là rất hiếm và thường chỉ có 1 trong số 5000 tấm sẽ bị lỗi sản xuất. Các khiếm khuyết thường liên quan đến động lực không ngừng để giảm chi phí và không có gì đáng ngạc nhiên, đây là lý do tại sao các tấm pin giá rẻ thường bị lỗi nhiều hơn so với các tấm pin từ các thương hiệu năng lượng mặt trời cao cấp đã có tên tuổi.

Xem thêm: Các lỗi phổ biến nhất của hệ thống điện mặt trời và giải pháp khắc phục

Ngoài một số lượng nhỏ do các lỗi sản xuất, các tế bào quang điện mặt trời (PV) sẽ bị suy giảm một lượng nhỏ theo thời gian là điều bình thường. Các tấm pin mặt trời phải hoạt động trong nhiều năm dưới nhiều loại môi trường khắc nghiệt, từ khí hậu có nhiệt độ dao động lớn đến độ ẩm cao, mưa, bão, gió mạnh và sự ăn mòn của muối ở vùng ven biển. Mặc dù vậy, hầu hết tất cả các tấm pin mặt trời đều được nhà sản xuất bảo hành tối thiểu 10 năm và cũng được bảo hành hiệu suất 25 năm – tìm hiểu thêm về bảo hành tấm pin mặt trời.

Những nguyên nhân làm tấm pin mặt trời bị xuống cấp

Trong vòng đời 25 năm dự kiến, hiệu suất giảm dần theo thời gian là điều bình thường, nhưng thật không may, một hoặc nhiều tấm pin có thể bị hỏng vào một thời điểm nào đó do năm hiện tượng được liệt kê dưới đây. Ngoài những lý do này, các tấm pin mặt trời đôi khi có thể bị hỏng trong quá trình vận chuyển hoặc xử lý sai trong quá trình lắp đặt mà có thể vài năm sau khi lắp đặt mới phát sinh. Ngoài ra, trong một số trường hợp hiếm hoi, kính trước có thể bị vỡ do tác động nghiêm trọng từ mưa đá có kích thước rất lớn và các loại đạn khác. Lưu ý, trong số năm lý do được liệt kê dưới đây, lý do đầu tiên không phải là lỗi về mặt kỹ thuật mà là sự mất hiệu suất rất chậm trong suốt thời gian sử dụng của tấm pin năng lượng mặt trời.

Năm lý do cho sự xuống cấp và hỏng hóc của tấm pin năng lượng mặt trời:

   1. LID – Suy thoái do ánh sáng – Mất hiệu suất bình thường từ 0,25% đến 0,7% mỗi năm

   2. PID – Suy thoái có thể xảy ra – Có thể xảy ra hỏng hóc lâu dài do rò rỉ điện áp

   3. Thoái hóa chung – hư hỏng sớm do nước xâm nhập hoặc các khuyết tật khác

   4. LeTID – Suy giảm do nhiệt độ do ánh sáng và nhiệt độ tăng cao – giảm đột ngột từ 3% đến 6% hiệu suất

   5. Các vết nứt nhỏ và điểm nóng – Lỗi và hỏng hóc lâu dài hơn do các tế bào bị vỡ hoặc hư hỏng

1. LID – Sự Suy Giảm Do Ánh Sáng Gây Ra

Khi tấm pin mặt trời lần đầu tiên được tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, hiện tượng gọi là ‘ổn định điện năng’ xảy ra do dấu vết của oxy trong tấm silicon. Hiệu ứng này đã được nghiên cứu kỹ lưỡng và là giai đoạn ổn định ban đầu của Sự suy giảm do ánh sáng hoặc LID. Trong giai đoạn này, tấm pin năng lượng mặt trời có thể mất từ ​​2% đến 3% sản lượng công suất định mức (Wp) trong vài giờ hoặc kéo dài hàng trăm giờ đầu tiên hoạt động và hiệu quả đầy đủ của giai đoạn đầu tiên này xảy ra trong năm đầu tiên sử dụng.

Sau giai đoạn ổn định ban đầu, tỷ lệ LID sẽ giảm đáng kể xuống 0,3% đến 0,7% mỗi năm trong hơn 25 năm tiếp theo. Tuy nhiên, LID có thể chỉ ở mức 0,25% mỗi năm trên các mô-đun hiệu suất cao của các nhà sản xuất như Sunpower và REC , nhờ vào silicon loại N có độ tinh khiết cao trong chất nền tế bào được sử dụng. May mắn thay, hầu hết các nhà sản xuất lại xếp hạng tấm pin mặt trời thấp hơn 5% so với công bố trong bảng thông số kỹ thuật của tấm pin mặt trời, họ có tính đến sự mất cân bằng tế bào nhẹ và bù đắp một số suy giảm ban đầu. Điều này cũng đảm bảo công suất bảng định mức (Wp) là chính xác. Ví dụ: Tấm pin mặt trời 350 Watt, ban đầu có thể tạo ra công suất nhiều hơn tới 5% hoặc lên đến 368 Watts trong một khoảng thời gian ngắn. Tuy nhiên, việc sản xuất thừa nhẹ này thường tồn tại trong thời gian ngắn và có thể không đo lường được trừ khi các tấm pin đang hoạt động trong điều kiện lý tưởng (STC). Bảo hành hiệu suất của nhà sản xuất sẽ mô tả tỷ lệ LID và tổn thất hiệu suất dự kiến ​​trong thời gian bảo hành (25 năm).

2. PID – Suy Thoái Có Thể Xảy Ra

Sự xuống cấp tiềm ẩn gây ra hoặc PID là một dạng suy giảm hiệu suất tấm pin thường trở nên rõ ràng sau 4 đến 10 năm sử dụng do điện áp cao, nhiệt độ cao và độ ẩm cao. PID thực chất là sự rò rỉ điện áp từ các tế bào đến khung của tấm pin năng lượng mặt trời dẫn đến giảm sản lượng điện. Thật không may, vấn đề có thể không được chú ý ban đầu nhưng theo thời gian, nó thường trở nên tồi tệ hơn. PID có thể khó chẩn đoán nếu không được đào tạo và kiểm tra đường cong IV chuyên dụng. Tuy nhiên, dấu hiệu ban đầu có thể là dòng điện hoặc điện áp chuỗi thấp bất thường. Tìm thêm để chẩn đoán sự cố trong hướng dẫn tìm lỗi hệ thống năng lượng mặt trời của chúng tôi .

Hầu hết các mảng năng lượng mặt trời trên mái nhà dân dụng hoạt động trong dải từ 300 đến 600 volt và PID nổi bật hơn với điện áp chuỗi cao hơn, do đó, càng nhiều tấm pin được kết nối trong một chuỗi thì khả năng xảy ra PID càng lớn. Các trang trại năng lượng mặt trời quy mô lớn thường hoạt động ở dải tần 1000 đến 1500 vôn nên khả năng bị PID cao hơn nhiều. May mắn thay, có một số bộ biến tần năng lượng mặt trời quy mô lớn tiên tiến có thể đảo ngược tác động của PID, nếu được phát hiện, bằng cách chạy một dòng điện ngược rất nhỏ qua đêm. Trong những trường hợp rất nghiêm trọng mà vấn đề PID không được giải quyết sau 10 năm trở lên, sản lượng điện có thể nghiêm trọng với mức tổn thất điện năng lên đến 50%. May mắn thay, nhiều nhà sản xuất bảng điều khiển năng lượng mặt trời hàng đầu hiện nay đã loại bỏ nguy cơ PID bằng cách sử dụng các vật liệu chất lượng cao và tiến hành kiểm tra nghiêm ngặt. Tuy nhiên, đó vẫn là một vấn đề đang diễn ra như được nêu rõ bởi kết quả kiểm tra mới nhất từ ​​tổ chức kiểm tra độc lập PVEL.

3. Suy Thoái Chung

Ngoài các hiệu ứng PID và LID nổi tiếng, các tấm pin cũng có thể gặp phải các vấn đề nghiêm trọng hơn do sự cố của lớp bao bọc và lớp bảo vệ được cho là để bảo vệ các tế bào khỏi các yếu tố. Phổ biến nhất trong số này là lỗi lớp bảo vệ phía sau. Trong khi tấm kính phía trước bảo vệ các tế bào năng lượng mặt trời khỏi mưa, mưa đá, bụi bẩn và các mảnh vỡ, tấm nhựa phía sau màu trắng hoặc đen được thiết kế để bảo vệ mặt sau của các tấm pin khỏi nước, độ ẩm và các vết xước. Tuy nhiên, thường do lựa chọn vật liệu không đạt tiêu chuẩn và kiểm soát chất lượng kém, bức xạ tia cực tím có thể khiến tấm bao bọc hoặc tấm bảo vệ phía sau có thể bị hỏng, nứt hoặc xuống cấp theo thời gian. Sự xuống cấp này sau đó có thể dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng hơn như hơi ẩm xâm nhập, ăn mòn và rò rỉ.

4. LeTID

Hầu hết các tấm pin mặt trời tinh thể silicon hiện đại đều chứa công nghệ pin mặt trời PERC giúp tăng hiệu suất tấm pin và đã được đa số các nhà sản xuất tấm pin mặt trời trên thế giới áp dụng. Tuy nhiên, gần đây người ta mới thấy rõ rằng các tế bào PERC loại P có thể chịu những gì được gọi là LeTID hoặc sự suy giảm do ánh sáng và nhiệt độ cao gây ra.

Hiện tượng LeTID tương tự như LID mặc dù tổn thất do LeTID đã được ghi nhận là cao tới 6% trong năm đầu tiên và nếu không được nhà sản xuất tính toán đầy đủ có thể dẫn đến hoạt động kém và có khả năng yêu cầu bảo hành. May mắn thay, các tế bào silicon loại N của một số nhà sản xuất bao gồm Sunpower và REC không bị ảnh hưởng của LeTID. Ngoài ra, một số nhà sản xuất sử dụng P-type poly và mono PERC đã phát triển các quy trình trong quá trình sản xuất để giảm hoặc loại bỏ bất kỳ tổn thất LeTID nào, bao gồm QCells là những người đầu tiên tuyên bố công nghệ chống LeTID trên tất cả các tấm nền.

Nhiều nhà sản xuất hàng đầu thế giới bao gồm Jinko Solar Trina Solar, Longi Solar gần đây đều đạt được chứng nhận chống lại LeTID từ TÜV Rheinland. Những người khác cũng tuyên bố đã làm giảm hoặc tính đến ảnh hưởng của LeTID bao gồm REC, Winaico và Canadian Solar. Xem cập nhật và thông tin mới nhất về các nhà sản xuất đáp ứng các thách thức của LeTID trong các bài viết chi tiết từ PV Tech.

5. Vết Nứt Nhỏ Và Điểm Nóng

Hầu hết các tấm pin mặt trời hiện đại được sản xuất bằng cách sử dụng một loạt các pin mặt trời làm từ các tấm silicon tinh thể siêu mỏng. Các tấm mỏng này thường dày khoảng 0,16mm hoặc chiều rộng gấp đôi chiều rộng của sợi tóc người. Đương nhiên, các tấm và tế bào khá giòn và có thể bị nứt hoặc gãy dưới ứng suất cơ học cao như xử lý sai trong quá trình lắp đặt, tải trọng gió lớn hoặc mưa đá lớn. Điều đáng chú ý là không phải tất cả các tế bào đều giòn, các tế bào IBC hiệu suất cao được sử dụng bởi Sunpower, First Solar mạnh hơn nhiều do có một loạt lớn các điểm tiếp xúc giúp gia cố tế bào.

Bất kỳ tải trọng hoặc ứng suất bất thường nào, chẳng hạn như người đi bộ trên tấm pin mặt trời trong quá trình lắp đặt hoặc bảo trì có thể dẫn đến các vết nứt nhỏ có thể tạo ra các điểm nóng theo thời gian và cuối cùng dẫn đến hỏng tấm pin. Các vết nứt nhỏ cũng có thể hình thành trong quá trình vận chuyển, va đập, rơi rớt hoặc xử lý thô.

Vết nứt nhỏ

Các vết nứt siêu nhỏ có thể khó phát hiện và ban đầu thường không thể nhìn thấy được. Các vết nứt nhỏ trong pin mặt trời thường có thể nhìn thấy trên các tấm pin cũ hơn và sẽ xuất hiện dưới dạng đường mòn trên bề mặt của tế bào. Những vết gãy này không phải lúc nào cũng gây ra vấn đề đáng kể và tấm pin có thể vẫn hoạt động tốt trong nhiều năm ngay cả với một số tế bào bị gãy. Tuy nhiên, các vết nứt vi mô sẽ bắt đầu trở thành vấn đề nghiêm trọng hơn nếu chúng làm tăng điện trở bên trong và phá vỡ dòng điện dẫn đến điểm nóng hoặc cục nóng. Điều này đặc biệt có vấn đề nếu một vết nứt nhỏ rất lớn hoặc hình thành trên toàn bộ ô. May mắn thay, hầu hết các tấm pin mặt trời hiện đại hiện nay đều có các tế bào cắt một nửa với nhiều thanh cái giúp giảm đáng kể tác động có hại của các vết nứt siêu nhỏ. Ngoài ra, các tấm tế bào ván lợp như của Hyundai và Sunpower thường không dễ bị các vết nứt nhỏ do cấu hình chồng chéo độc đáo.

Điểm nóng

Pin mặt trời tạo ra một dòng điện chạy qua các tế bào được kết nối với nhau. Nếu điều này bị tổn hại do lỗi bên trong hoặc vết nứt vi mô nghiêm trọng thì điện trở tăng sẽ tạo ra nhiệt, do đó làm tăng điện trở hơn nữa và tạo ra nhiều nhiệt hơn dẫn đến điểm nóng . Trong những tình huống nghiêm trọng, điều này thậm chí có thể đốt cháy tế bào. Để biết thêm thông tin, bài báo chi tiết này từ tạp chí PV giải thích các cơ chế đằng sau vết nứt vi mô và cách các thiết kế và cải tiến bảng điều khiển mới có thể giúp giảm khả năng hình thành các vết nứt vi mô.

Các điểm nóng và vết nứt nhỏ không phải lúc nào cũng có thể nhìn thấy bằng mắt thường và thường cách duy nhất để xác định xem tấm pin năng lượng mặt trời có bị xâm phạm hay không là sử dụng một camera ảnh nhiệt chuyên dụng để làm nổi bật sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tế bào khác nhau. Cần lưu ý rằng việc che nắng thường xuyên từ các chướng ngại vật trên mái nhà trong một số trường hợp có thể gây ra các điểm nóng hình thành trong vài năm do hiệu ứng dòng điện ngược của các ô bóng mờ.

Làm thế nào để kiểm tra tấm pin mặt trời bị xuống cấp

Nếu bạn cho rằng tấm pin mặt trời của mình bị lỗi hoặc hiệu suất giảm đáng kể, có một số cách để bạn có thể chẩn đoán sự cố. Bước đầu tiên là kiểm tra trực quan các tấm pin mặt trời để tìm bất kỳ dấu hiệu hỏng hóc rõ ràng nào hoặc tích tụ bụi bẩn thường có thể dẫn đến sự phát triển của nấm mốc dẫn đến hiệu suất kém. Thường thì họ cần rửa sạch bằng chổi mềm và nước. Ngoài ra, hãy kiểm tra xem không có cây nào gần đó mọc và hiện đang che bóng cho các tấm.

Đối với các hệ thống có cài đặt ứng dụng hoặc giám sát dựa trên web, thường dễ dàng so sánh lượng năng lượng mặt trời hàng ngày, được đo bằng kWh, với ngày, tuần và tháng trước đó để xem liệu có sự suy giảm hoặc thay đổi đáng kể về hiệu suất hay không. Lưu ý, khí hậu địa phương, các mùa và thời tiết cũng sẽ có tác động. Ngoài ra, hãy kiểm tra biến tần xem có lỗi nào rõ ràng không (đèn đỏ) và đảm bảo rằng bộ cách ly (cầu dao) trong tủ điện đã không bị ngắt. Để biết thêm thông tin, hãy xem hướng dẫn chi tiết của chúng tôi về các vấn đề của hệ thống năng lượng mặt trời và cách tìm lỗi.