Co to jest degradacja LID i LeTID w panelach PV to fundamentalne pytanie dla każdego, kto zajmuje się fotowoltaiką i dąży do maksymalizacji wydajności modułów słonecznych.

Panele fotowoltaiczne bazujące na krzemie znajdują zastosowanie zarówno w instalacjach domowych, jak i na dużych farmach słonecznych. Pomimo dynamicznego rozwoju technologii, problemy związane z obniżeniem mocy wyjściowej modułów pojawiają się już w pierwszych tygodniach eksploatacji. Kluczowe znaczenie mają dwa zjawiska: LID (Light Induced Degradation) oraz LeTID (Light and elevated Temperature Induced Degradation), które negatywnie wpływają na długoterminowy bilans energetyczny.

Mechanizmy powstawania degradacji LID

Degradacja typu LID polega na utracie mocy generowanej przez moduł słoneczny na skutek ekspozycji na światło słoneczne. Pierwsze efekty obniżenia sprawności obserwuje się zazwyczaj w ciągu pierwszych 100–200 godzin nasłonecznienia. Podstawową przyczyną jest tworzenie się związków boru–tlenu w warstwie powierzchniowej krystalicznego krzemu, co prowadzi do redukcji zdolności do przechwytania nośników ładunku. W rezultacie spada gęstość prądu zwarciowego, a tym samym deklarowana moc Pmpp staje się niższa.

Rola mikrostruktury krzemu jest tu kluczowa – im wyższa czystość materiału i lepsza kontrola procesu domieszkowania, tym mniejsze ryzyko powstania defektów związanych z LID. Ponadto, techniki tzw. passywacji powierzchni, polegające na tworzeniu specjalnych warstw dielektrycznych, mogą skutecznie ograniczać migrację zanieczyszczeń i minimalizować intensywność degradacji.

Wyzwania związane z degradacją LeTID

W odróżnieniu od LID, degradacja LeTID wywoływana jest wspólnym działaniem światła i podwyższonej temperatury. Moda na instalacje w gorących, słonecznych regionach świata sprawia, że moduły PV często pracują w warunkach przekraczających 60 °C, co przyczynia się do aktywowania kolejnych mechanizmów defektotwórczych. Temperatury eksploatacyjne promują migrację metali alkalicznych (np. sodu) w strukturze ogniwa, co prowadzi do tworzenia się centrów rekombinacyjnych.

Efekt LeTID może być częściowo odwracalny przez okresowe schładzanie modułów, jednak pełna regeneracja wydajności jest z reguły niemożliwa. Zjawisko to jest przedmiotem intensywnych badań, gdyż jego skala i tempo rozwoju uzależnione są od wielu czynników: jakości surowca, metody produkcji, stosowanych materiałów pasywujących oraz warunków montażu.

Strategie monitorowania i minimalizacji degradacji

W celu przeciwdziałania spadkom mocy kluczowa jest odpowiednia optymalizacja procesu produkcyjnego. Producenci modułów wdrażają zaawansowane procedury testowe, takie jak ciągła ekspozycja na sztuczne źródła światła o różnych temperaturach, aby wyselekcjonować materiały o najniższym ryzyku wystąpienia LID i LeTID. Dodatkowo, stosowanie niejonowych warstw antyrefleksyjnych oraz passywacja za pomocą wodorku polikrystalicznego ogranicza aktywację defektów powierzchniowych.

Równie ważne są systemy monitoringu pracy instalacji. Współczesne falowniki i rejestratory danych zbierają informacje na temat napięcia, prądu i temperatury modułów, co pozwala na bieżąco analizować ich sprawność. Dzięki temu możliwe jest wykrycie nietypowych spadków wydajności i wczesne zaplanowanie działań naprawczych lub konserwacyjnych. Regularne czyszczenie modułów, kontrola stanu połączeń elektrycznych i usuwanie zacienienia przez otaczające obiekty są nieodzowne w utrzymaniu optymalnej pracy paneli.

Praktyczne wskazówki dla inwestorów

• Wybieraj panele z deklarowanymi testami LID i LeTID przeprowadzonymi przez uznane laboratoria.
• Zwracaj uwagę na gwarancję mocy, która powinna uwzględniać minimalny spadek wydajności po określonym czasie eksploatacji.
• Instaluj moduły z lekkim nachyleniem, co ułatwi samooczyszczanie się powierzchni i ograniczy lokalne przegrzewanie.
• Zadbaj o odpowiednią wentylację paneli, minimalizując gromadzenie się ciepła pod konstrukcją.

Zarządzanie żywotnością i serwis

Skuteczna konserwacja i długoterminowe zarządzanie instalacją to podstawa trwałości systemu PV. Wdrożenie programów badań termowizyjnych co najmniej raz do roku pozwala wykryć uszkodzone ogniwa, mikropęknięcia oraz problemy z połączeniami. Wczesna diagnoza ogranicza ryzyko gwałtownych spadków mocy i przedłuża żywotność inwestycji.

Podsumowując, degradacja typu LID i LeTID jest naturalnym, choć niepożądanym efektem procesu eksploatacji paneli fotowoltaicznych. Dzięki zaawansowanym technikom produkcyjnym, regularnemu monitoringowi oraz systematycznej konserwacji można jednak znacząco ograniczyć jej skalę i zapewnić wysoką wydajność modułów przez wiele lat.