ماهي الأسباب الرئيسية لتقادم وعطب الالواح الشمسية؟ وهل يمكن تجنبها؟

ملخص:

تتطرق هذه المقالة إلى الأسباب المختلفة لتقادم الألواح الشمسية والتي تؤدي مع مرور الوقت إلى عطب هذه الألواح.

مقدمة:

لضمان الأداء الأمثل وتحقيق الاستفادة القصوى من منظومة الطاقة الكهروشمسية لابد من إدراك الأسباب المؤدية إلى خفض إنتاج الألواح الشمسية وتجنبها أو محاولة التقليل من آثارها قدر الإمكان.

الأسباب الرئيسية لتقادم وعطب الألواح الشمسية:

تعتبر جودة التصنيع المنخفضة وإهمال الاعتبارات الفنية أثناء عملية التركيب أهم الأسباب التي تسرع في عملية التقادم للألواح الشمسية.

يوضح الشكل الآتي أسباب تقادم الألواح الشمسية ونسبة كل منها في عطب الألواح الشمسية:

وسنورد فيما يلي أهم هذه الأسباب:

• التقادم الضوئي (LID (Light Induced Degradation:

تعبِّر هذه الظاهرة عن انخفاض أداء الألواح الشمسية خلال الساعات الأولى من الاستثمار عند تعرضها لأشعة الشمس لأول مرة.

• التظليل (Shading):

يؤدي تظليل أحد الخلايا أو جزء منها ضمن اللوح إلى تشكل نقاط ساخنة (Hot Spots) ضمن اللوح، وهو ما يسبب انخفاض أداء اللوح وفي بعض الأحيان احتراق اللوح عند درجات الحرارة المرتفعة.

• التقادم الناجم عن التوتر(PID (Potential Induced Degradation:

عند وصل الألواح الشمسية على التسلسل، يزداد التوتر الكهربائي وقد يصل في بعض الأنظمة إلى 1000 فولت. تؤدي هذه القيمة المرتفعة إلى مرور تيارات كهربائية تسريبية ضمن الخلايا وبالأخص الخلايا المتموضعة على أطراف اللوح، ونتيجة هذه التيارات تتناقص الاستطاعة الكلية للوح مع الزمن.

• الكسور والتشققات المجهرية Cracking&Breaking :

قد يتعرض زجاج الألواح الشمسية أو الخلايا ضمن الألواح للكسر أو التشققات المجهرية أثناء عملية النقل والتركيب. تسبب هذه الكسور نقصاناً ملحوظاً في استطاعة الألواح الكهربائية، كما أنها تزيد من احتمالية دخول الرطوبة إلى الخلايا وبالتالي تهيّء البيئة المناسبة لتتالي العوامل الأخرى المؤدية إلى انهيار الألواح.

• الحرارة والرطوبة temperature and humidity:

تؤدي الرطوبة عند دخولها إلى الخلايا إلى حدوث بعض الآثار الضارة كالصدأ (Corrosion)، وتغير لون طبقة الغلاف (Encapsulant discoloration) وتغير لون الشريط الموصل بين الخلايا (Ribbon discoloration). كما يمكن أن تسبب عند درجات الحرارة المرتفعة إلى الانفصال بين طبقة التغليف والخلايا أو بينها وبين الزجاج (Delamination) وفي بعض الأحيان تشكل فقاعات ضمن اللوح (Bubbles).

• مشاكل علب التوصيل المدمجة مع اللوح:

تعتبر مشاكل علب التوصيل أحد أهم مشاكل الألواح الشمسية، وبشكل عام تنشأ حوالي 85% من حالات انهيار علب التوصيل بسبب الرطوبة الزائدة ومقاطع الأسلاك غير المناسبة، بالإضافة إلى عدم تثبيت هذه العلب بشكل جيد على جسم اللوح، وغالباً ما تظهر هذه المشاكل خلال الأشهر الثلاثة الأولى من تركيب المنظومة الكهروشمسية.

الخلاصة:

تشكل النقاط سابقة الذكر أهم المشاكل التي تسبب تراجع أداء ألواح الطاقة الشمسية. بعض هذه المشاكل يمكن تخفيف آثارها، كتجنب التظليل على الألواح والتنظيف المستمر لها وإجراء الصيانة الدورية اللازمة، بالإضافة إلى محاولة الحفاظ على سلامة الألواح أثناء عملية النقل والتركيب.

وتبقى مسؤولية الشركات الصانعة محاولة التخفيف من الظواهر الإضافية كالـ PID والـ LID تصميمياً والتطوير المستمر للخلايا الشمسية بغية الوصول إلى أقصى استفادة من الطاقة الشمسية ولأطول فترة ممكنة.

المراجع

Moretón, R., Leloux, J., Pigueiras, E., & Carrillo, J. (n.d.). Dealing in practice with hot-spots. ResearhGate.

11 Common Solar Panel Defects and How to Avoid Them. (n.d.). Retrieved from WinAico.

Clissitt, C. (n.d.). Top 7 Ways to Protect Your Solar Panels. Retrieved from The eco experts.

Kim, J., Rabelo, M., Parvathi Padi, S., Yousuf, H., Chel Cho, E., & Yi, J. (2021). A Review of the Degradation of Photovoltaic Modules for Life Expectancy. energies.

Kitayama da Silva, M., Saleem Gul, M., & Chaudhry, H. (2021). Review on the Sources of Power Loss in Monofacial and Bifacial Photovoltaic Technologies. energies.

POTENTIAL INDUCED DEGRADATION (PID) / HIGH VOLTAGE STRESS. (2022). Retrieved from PV performance.