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Qu'est-ce que l'effet de dégradation induite par le potentiel (PID) et comment l'éviter ?

Contenu :

 

  • Qu'est-ce que l'effet de dégradation induite par le potentiel (PID) dans les panneaux solaires ?

  • Pourquoi l'effet de dégradation induite par le potentiel (PID) se produit-il ?

  • Comment détecter l'effet de dégradation induite par le potentiel (PID) ?  

  • Comment prévenir la dégradation induite par le potentiel (PID) ?

 

Qu'est-ce que l'effet de dégradation induite par le potentiel (PID) dans les panneaux solaires ?

 

La Dégradation Potentielle Induite (PID) dans les panneaux solaires provient d'une différence de potentiel notable entre le matériau semi-conducteur (cellule) et d'autres composants du module, tels que le verre, les supports ou le cadre en aluminium. Cette disparité de tension induit une fuite de courant, déclenchant la migration d'ions négatifs et positifs. Les ions négatifs sortent à travers le cadre en aluminium, tandis que les ions positifs, en particulier les ions sodium, se déplacent vers la surface de la cellule. Ce processus "contamine" essentiellement la cellule, diminuant son effet photovoltaïque et entraînant des pertes de puissance. Les effets de la PID peuvent entraîner d'importantes pertes de puissance, atteignant potentiellement jusqu'à 20%, et les conséquences ne sont pas immédiatement évidentes - la manifestation de ces effets peut prendre plusieurs mois à quelques années pour devenir apparente.

 

Pourquoi l'effet de dégradation induite par le potentiel (PID) se produit-il

 

Pourquoi l'effet de dégradation induite par le potentiel (PID) se produit-il ?

 

L'effet de dégradation induite par le potentiel (PID) se produit généralement lors de l'utilisation à long terme de systèmes solaires photovoltaïques, en particulier dans des environnements à température et à humidité élevées.

 

1. Température et humidité élevées :

 

Les températures élevées et l'humidité sont les principaux instigateurs de la dégradation potentielle induite (PID) des panneaux solaires. L'augmentation de l'humidité conduit à l'accumulation d'humidité sur la surface du panneau, établissant des voies conductrices et déclenchant des différences de potentiel et des effets PID. En outre, l'augmentation de l'humidité favorise la migration des porteurs de charge, ce qui entraîne une distribution inégale du courant et une baisse subséquente des performances.

 

À mesure que les températures augmentent, les altérations des propriétés des semi-conducteurs, la mobilité accrue des électrons et la formation accélérée de différences de potentiel exacerbent les effets PID, entraînant finalement une dégradation des matériaux à l'intérieur des panneaux solaires. L'impact combiné de l'humidité et de la température élevées intensifie ces effets, l'humidité facilitant l'adsorption de la vapeur d'eau et les températures élevées accélérant l'évaporation, ce qui amplifie les différences de potentiel.

 

2. La configuration du système :

 

La configuration du système PV, y compris la mise à la terre, le type de module et le type de cellule, joue un rôle important dans le PID. Le potentiel de tension et la polarité du module ont un impact sur l'apparition du PID. Cette dépendance est influencée par la position du panneau dans le réseau et la mise à la terre du système. Généralement, le PID est associé à un potentiel de tension négatif par rapport à la terre, ce qui rend le panneau chargé négativement plus susceptible de présenter des risques de PID.

 

La configuration du système

3. Charges sur la surface vitrée :

 

Si la surface vitrée du panneau solaire porte des charges, telles que de la poussière ou d'autres contaminants, cela peut augmenter la différence de potentiel et conduire à l'effet PID.

 

Divers facteurs liés aux charges exercées sur les panneaux solaires contribuent aux effets de la Dégradation Potentielle Induite (PID). L'amortissement de surface induit par les charges crée un film mince sur le verre, augmentant l'amortissement de surface et entravant la migration des charges. Cela concentre les différences de potentiel à la surface, perturbant la distribution uniforme des électrons et accroissant les risques de PID. Les changements induits par les charges dans les propriétés optiques, tels que l'absorption de la lumière modifiée, entraînent une absorption inégale, générant des différences de potentiel locales exacerbées par un ensoleillement intense.

 

De plus, les charges influent sur la conductivité thermique, provoquant des variations locales de température qui accélèrent la migration des électrons et augmentent les différences de potentiel, notamment en plein soleil. Les charges absorbant l'humidité créent un canal conducteur, accélérant davantage la survenue du PID. Un nettoyage fréquent est impératif pour réduire les différences de potentiel, maintenir les performances des panneaux et diminuer la probabilité de PID liée aux charges.

 

Comment détecter l'effet de dégradation induite par le potentiel (PID) ?

 

Pour déterminer si les panneaux solaires sont affectés par la PID, un test de la courbe I-V peut être effectué. Le PID réduit les performances des panneaux solaires en diminuant la résistance de shunt du modèle électrique (voir Figure 1). Cela correspond à une augmentation du courant de fuite, ce qui entraîne une réduction du courant de sortie (et donc de la capacité de sortie totale) et affecte la courbe I-V comme illustré à la figure 2.



Modèle à une diode d'un panneau solaire

Figure 1 : Modèle à une diode d'un panneau solaire

 


Comparaison de la courbe I-V entre un module PV affecté par le PID et un module non affecté par le PID

Figure 2: Comparaison de la courbe I-V entre un module PV affecté par le PID et un module non affecté par le PID

 

La norme CEI 62804 a été établie pour évaluer la capacité des panneaux solaires à supporter des tensions élevées sans subir de dégradation. L'approche prescrite consiste à exposer les panneaux solaires à une tension continue de 1000 V dans des conditions d'humidité relative de 85 % et à une température de 60 ºC pendant une durée de 96 heures. Le graphique illustre l'indice Pmpp/W (où Pmpp représente la puissance maximale du panneau), accompagné d'images du panneau montrant l'électroluminescence avant et après le test.

 

La représentation visuelle ci-dessus indique que le système photovoltaïque a subi une baisse de puissance d'environ 25 % pendant le test PID

La représentation visuelle ci-dessus indique que le système photovoltaïque a subi une baisse de puissance d'environ 25 % pendant le test PID. Selon la norme CEI 60924, pour répondre aux exigences spécifiées, cette réduction ne doit pas dépasser 5 %. Bien qu'il puisse y avoir des variations entre les panneaux solaires, il est important de noter que cette norme a été établie grâce à des tests approfondis sur un large éventail de panneaux photovoltaïques.

 

Comment prévenir l'effet de dégradation induite par le potentiel (PID) ?

 

L'apparition des effets PID est généralement influencée par divers facteurs environnementaux et opérationnels. Afin de garantir la stabilité et les performances du système de panneaux solaires, une série de mesures doivent être prises pour prévenir et atténuer l'impact de l'effet PID.

 

1. Utiliser des panneaux solaires dotés de la technologie anti-PID :

 

Choisissez des panneaux solaires dotés de propriétés anti-PID. Certains fabricants utilisent des technologies cellulaires uniques pour atténuer ou supprimer les effets PID, comme les panneaux solaires HJT.

 

Les panneaux solaires HJT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer) de Maysun empêchent efficacement la dégradation induite par le potentiel (PID) grâce à l'utilisation stratégique d'une couche de film d'oxyde conducteur transparent (TCO) sur la surface du verre. Cette couche de TCO empêche la polarisation des charges, ce qui évite structurellement la dégradation induite par le potentiel. Outre la conception de l'hétérojonction et la couche mince intrinsèque, les panneaux solaires HJT de Maysun minimisent la migration des charges, réduisent la distribution inégale du courant et atténuent efficacement les risques de PID, garantissant ainsi une meilleure stabilité dans les environnements difficiles. En outre, ces panneaux sont certifiés par le Solar Module Test Module PID Resistance-IEC 62804, ce qui garantit une qualité supérieure.

 

Les panneaux solaires HJT de Maysun Solar ont été distribués dans plusieurs pays européens

Les panneaux solaires HJT de Maysun Solar ont été distribués dans plusieurs pays européens. Les clients ont fait part de leur satisfaction quant aux performances impressionnantes et à la fiabilité des panneaux solaires HJT de Maysun.





 

2. Optimiser la conception du système :

 

L'optimisation de la conception du système est un autre facteur clé de la prévention des effets PID. Optimisez la conception du système par les moyens suivants :

Maximum Power Point Tracker (MPPT) : la technologie MPPT permet de s'assurer que les panneaux fonctionnent au point de puissance maximale dans différentes conditions d'éclairage, ce qui réduit le risque de distribution inégale du courant et ralentit l'apparition de l'effet PID.

Technologie d'égalisation du courant : L'introduction de la technologie d'égalisation du courant permet de maintenir une distribution uniforme du courant entre les panneaux, ce qui réduit la possibilité d'effets PID causés par des différences de potentiel.

 

3. Revêtements protecteurs :

 

L'application de revêtements protecteurs résistants à la poussière, à la vapeur d'eau et à la pollution sur la surface des panneaux solaires peut atténuer l'attaque des contaminants de surface sur les panneaux et réduire le risque d'effets PID.

Ces revêtements peuvent comprendre

Revêtements résistants à la poussière : Ils ralentissent le dépôt de poussière et maintiennent la surface du panneau propre.

Revêtements résistants à la vapeur d'eau : Empêchent la pénétration de la vapeur d'eau et réduisent l'effet de l'humidité sur les différences de potentiel.

Revêtements anti-pollution : Réduisent l'adhérence des graisses, des fientes d'oiseaux et d'autres polluants et maintiennent la transparence optique de la surface.

 

4. Nettoyage régulier :

 

L'entretien régulier de la surface des panneaux solaires est une mesure essentielle pour maintenir la performance du système. En éliminant la poussière, les feuilles, les fientes d'oiseaux et autres débris, on contribue à préserver une surface propre et à réduire la formation de différences de potentiel potentielles. Le nettoyage régulier permet également de maintenir la transmission de la lumière des panneaux et d'améliorer l'efficacité de l'absorption lumineuse.

 

De plus, la Dégradation Potentielle Induite (PID) est souvent réversible. En cas de PID, une méthode d'atténuation consiste à mettre à la terre la borne négative en courant continu de l'onduleur pour éviter les tensions négatives sur la chaîne. Cette approche est efficace lorsque l'onduleur permet une telle opération et que toutes les précautions de conception nécessaires sont mises en œuvre. Une autre stratégie d'atténuation consiste à utiliser des "boîtes anti-PID" positionnées entre la chaîne et l'onduleur. Ces boîtes inversent le potentiel appliqué par l'onduleur pour contrer les tensions négatives sur les panneaux solaires affectés. Leur impact est de faire varier la polarisation de chaque chaîne au fil du temps, réduisant ainsi la probabilité de PID et permettant à chaque module de "récupérer" du potentiel négatif qu'il a précédemment rencontré.

 

Depuis 2008, Maysun Solar se consacre à la fabrication de panneaux solaires de qualité supérieure. Découvrez notre sélection variée, comprenant des panneaux solaires semi-découpés, MBB, IBC, HJT et à bardeaux, disponibles en argent, noir intégral, cadre noir et finitions en verre. Les panneaux présentent des designs exquis et des performances exceptionnelles, qui rehaussent l'esthétique de tout bâtiment. Avec des bureaux et des entrepôts bien établis, ainsi que des partenariats durables avec des installateurs de premier plan dans de nombreux pays, Maysun Solar est un choix de confiance. Pour toute question sur le photovoltaïque ou les derniers devis sur les panneaux solaires, n'hésitez pas à nous contacter ; nous sommes impatients de vous aider.



Référence :

Greensolver, & Greensolver. (2021b, November 26). Potential Induced Degradation (PID) – What is it? - Greensolver. Greensolver.

Admin-D3v. (2020, July 6). LID vs PID: What’s degrading your solar panels? Raycatch | AI Diagnostics for Solar Energy.

Was ist der PID-Effekt (Potential Induced Degradation) von Solarmodulen? (n.d.). Was Ist Der PID-Effekt (Potential Induced Degradation) Von Solarmodulen?

Causes and solutions of the potential Induced Degradation (PID) effect in PV modules - Technical articles. (2020, July 9).

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