Hội thảo Solis [Tập 59]: Tìm hiểu về cơ chế và giải pháp khắc phục hiện tượng suy giảm hiệu suất tiềm năng (PID) cho các tấm pin mặt trời loại P và loại N

Tải xuống

Bối cảnh

Suy giảm hiệu suất tiềm năng (PID) có ảnh hưởng đáng kể đến sự ổn định và độ tin cậy lâu dài của các tấm quang điện. Việc giải quyết hiện tượng PID bao gồm việc hiểu rõ nguyên nhân và áp dụng các giải pháp có hiệu quả. Hội thảo Solis này phân tích sâu về cơ chế PID đặc thù của các tấm quang điện loại P và loại N, đồng thời cung cấp thông tin chuyên sâu về các phương pháp bảo vệ.

Nguyên nhân chính của PID

Hiện tượng rò rỉ dòng điện:

Khả năng cách điện kém trong các tấm PV dẫn đến hiện tượng rò rỉ dòng điện, đặc biệt trong môi trường ẩm, gây nên sự xâm nhập của hơi nước. Các phản ứng hóa học liên quan đến màng EVA, kính, và hơi nước tạo ra Na+, gây ra hiện tượngPID dưới ảnh hưởng của điện trường được áp dụng.

Điện áp hệ thống cao:

Thông thường, điện áp mạch hở của một chuỗi PV đơn là khoảng 1000V, điện áp làm việc là khoảng 800V. Khung hợp kim nhôm của linh kiện cần có bảo vệ chống sét và nối đất. Cấu hình này tạo ra một điện áp DC cao đáng kể giữa ắc quy và khung nhôm. Do đó, độ lệch điện áp sinh ra giữa tấm PV và khung nối đất kim loại, làm phát sinh cảm ứng điện thế.

Các loại PID chính của tấm pin PV

Đặc tính hiệu ứng PID của tấm pin loại P (TẤM PIN KÍNH ĐÔI HAI MẶT)

Cơ chế PID của tấm pin PV hai mặt PERC loại P

Như hình ảnh minh họa, đối với các thành phần kính hai mặt loại P, mặt trước thường là PID-s, mặt sau thường là PID-p và có thể xảy ra PID-c; Do việc xem xét khả năng chống sét và nối đất của khung tấm pin PV, độ lệch âm được hình thành giữa tấm pin và khung. Tại thời điểm này, viền được tích điện dương, Na+ ở kính trước sẽ di chuyển và tụ lại thành lớp màng dính trên bề mặt pin, đồng thời khuếch tán và lấp đầy chỗ trống của tinh thể silicon, đi qua điểm nối PN, do đó hình thành kênh dòng điện rò rỉ ở cả hai đầu của điểm nối PN.

Do độ lệch âm, Na+ ở kính sau nhanh chóng tập hợp thành lớp màng dính ở mặt sau pin, thu hút các electron ở mặt sau và lớp thụ động ban đầu có điện tích âm, dẫn đến hiện tưởng suy giảm hiệu ứng thụ động, dẫn đến sự sụt giảm của PID-p. Và càng gần tấm pin đầu ra âm, độ lệch âm càng lớn, hiện tượng hỏng PID càng rõ ràng.

Đặc tính hiệu ứng PID của tấm pin loại P (TẤM PIN KÍNH ĐÔI HAI MẶT)

Như hình minh họa, đối với tấm pin loại N, mặt trước thường là suy giảm PID-s và PID-p, còn mặt sau thường là suy giảm PID-s; Mặt trước tương tự như ứng dụng tấm pin loại P, với độ lệch âm giữa tấm pin và vành bezel. Na+ trong kính mặt trước tích tụ trên bề mặt của pin. Một mặt, a+ đi qua điểm nối PN để tạo thành kênh dòng điện rò rỉ, dẫn đến PID-s. Mặt khác, các electron âm của lớp thụ động bị Na+ thu hút dẫn đến hiệu ứng thụ động bị suy giảm, do đó tạo ra hiện tượng PID-p.

So với tấm pin PV loại P, biến điện dương của tấm pin PV loại N là electron, sẽ có tổn thất PID lớn hơn và tổn thất nghiêm trọng hơn ở mặt sau. Do độ lệch âm ở mặt sau, Na+ ở kính sau nhanh chóng tụ lại thành lớp màng dính ở mặt sau pin, đi qua điểm nối PN và tạo thành kênh dòng điện rò rỉ, dẫn đến hiện tượng suy giảm PID.

Dựa trên phân tích trên, việc tạo ra hiệu ứng PID do tấm pin PV loại N hoặc loại P tạo ra là nhất quán và chỉ có các loại PID được phân biệt trong các mặt phẳng khác nhau, do đó các phương pháp bảo vệ là giống nhau, chủ yếu như sau:

Giải pháp nối đất trực tiếp cực âm:

Việc nối đất điện cực âm của tấm pin PV hoặc biến tần thông qua điện trở hoặc cầu chì đảm bảo rằng điện áp âm của tấm pin và khung kim loại nối đất duy trì điện thế bằng nhau. Giải pháp này chủ yếu được áp dụng cho các biến tần trung tâm, như hình minh họa.

Lưu ý: Giải pháp này chỉ giới hạn trong sử dụng biến tần riêng biệt. Biến tần quang điện không riêng biệt yêu cầu thêm máy biến áp riêng biệt, phát sinh chi phí tương đối cao hơn với mức độ an toàn thấp hơn.

Giải pháp nối đất thông qua điểm trung tính ảo:

Thích hợp cho các trạm năng lượng quang điện quy mô lớn bao gồm biến tần quang điện dạng chuỗi và biến tần trung tâm. Việc tăng điện thế của điểm trung tính ảo sẽ đưa điện áp âm của chuỗi PV gần đến điện thế bằng 0, điều này giúp đạt được khả năng loại bỏ khả năng PID một cách hiệu quả.

Lưu ý: Mặc dù phù hợp để bảo vệ ngăn chặn lại hiện tượng PID trong các dự án mới, nhưng giải pháp này không thể sửa chữa các hệ thống PV bị ảnh hưởng bởi PID. Giải pháp này không cung cấp bảo vệ từng điểm một và sự cố thiết bị có thể ảnh hưởng đến việc bảo vệ tấm pin của toàn bộ phân mảng PV.

Giải pháp điện áp phân cực thuận:

Bằng cách sử dụng tấm pin PID bên trong hoặc bên ngoài biến tần, điện áp phân cực dương được đặt vào các điện cực dương và âm của chuỗi quang điện để khắc phục hiệu ứng PID. Giải pháp này cung cấp các chế độ đầu ra đa dạng.

Thực tiễn hiện nay: Phương pháp phổ biến bao gồm việc sử dụng công nghệ chống PID tích hợp, chủ yếu là trong biến tần Solis. Công nghệ này hỗ trợ việc khắc phục hiện tượng PID ở cấp độ chuỗi trong cụm biến tần, giúp nâng cao độ chính xác và tin cậy của quá trình sửa chữa. Đặc biệt, phương pháp này còn giúp loại bỏ nhu cầu truy cập vào máy biến áp.

Tóm lại, việc sử dụng các giải pháp PID thống nhất này sẽ đảm bảo hoạt động hiệu quả và tuổi thọ của cả tấm pin PV loại N và loại P. Biến tần Solis, được trang bị các module tích hợp đã được khắc phục hiện tượng PID, là sự lựa chọn hiện đại và đáng tin cậy để tối ưu hóa hiệu suất hệ thống quang điện.