Вчені з Норвегії використовували різні методи візуалізації та визначення характеристик аналізу осередків та інших компонентів кремнієвих фотоелектричних модулів, які пропрацювали більше 10 років у польових умовах. Мета дослідження полягала в тому, щоб визначити роль вологи у зниженні продуктивності у різних механізмах; і зрозуміти принципи їх старіння з часом у реальних умовах поза приміщеннями.
Візуальні зображення фотоелектричних модулів у польових умовах.
Зображення: Університет Агдера, Сонячні енергетичні матеріали та сонячні елементи.
Створення компонентів, які зможуть працювати на відкритому повітрі в будь-яких кліматичних умовах протягом багатьох років і навіть десятиліть, зберігаючи при цьому більшу частину своїх первісних характеристик, є основним завданням для сонячної промисловості.
Сьогодні в цьому напрямку досягнуто значного прогресу: технологічні вдосконалення та конкуренція між виробниками сприяють збільшенню гарантійних термінів на продукцію та експлуатаційні характеристики, а отже, та збільшенню терміну дії контрактів на продаж електроенергії, отриманої в результаті реалізації сонячного проекту. Більшість виробників нині пропонують 30-річну гарантію, гарантуючи збереження щонайменше 80% від початкової продуктивності модулів у період, а з них навіть продовжив гарантію своєї продукції до 40 років.
Однак для сонячних установок, які багато регіонів планують реалізувати до 2050 року і далі, потрібні більш тривалі терміни служби; а для цього потрібно розуміти, як саме фотоелектричні модулі деградують у суворих кліматичних умовах – спека, холод, волога, пил тощо.
Вчені під керівництвом Університету Агдера в Норвегії вирішили зосередитися на деградації, викликаної вологістю, яка характерна для Грімстаду, де знаходиться університет.
Група досліджувала модулі після виведення з експлуатації фотоелектричної станції, встановленої в місті в 2000 році, і використовувала ряд методів, як неруйнівних, так і руйнівних, для вивчення внутрішньої роботи модулів і того, як різні компоненти поводяться після експлуатації протягом багатьох років у польових умовах.
Їхні результати описані у статті «Викликана вологою деградація фотоелектричних модулів із полікристалічного кремнію, зістарених у полі», опублікованій у журналі Solar Energy Materials and Solar Cells. Дослідження показало, що попадання вологи призводить до деградації герметика, внаслідок чого утворюється оцтова кислота та різні речовини, що викликають корозію та інші форми деградації кремнієвих елементів. Також було встановлено, що в місцях паяння волога сприяє появі корозії свинцю, а не олова, що входить до складу припою.
Вчені, які проводили дослідження, визнають, що за 20 років фотоелектричні матеріали та виробничі процеси значно просунулися вперед. Однак, незважаючи на корисність прискорених випробувань, вони вважають, що вивчення модулів, що постаріли в польових умовах, як і раніше, необхідне, і що багато механізмів, виявлених у цьому дослідженні, як і раніше, актуальні для модулів, які виробляються сьогодні.
"Незважаючи на те, що матеріали та технології сонячних фотоелектричних модулів постійно вдосконалюються, механізми вологоіндукованої деградації (MID) у сонячних фотоелектричних модулях залишилися на колишньому рівні", - йдеться у статті. "Отже, результати розуміння надійності продуктивності сонячних фотоелектричних установок можуть бути керівництвом для ухвалення рішень, як в даний час, так і в майбутньому".