Термін служби сонячних панелей залежить від умов середовища, типу модуля та системи кріплення. Хоча конкретної дати закінчення терміну служби панелі немає, згодом зниження продуктивності зазвичай призводить до виведення обладнання з експлуатації.
Найкращою відповіддю на питання продовжувати експлуатацію панелі після 20–30 років експлуатації або замінити її є моніторинг рівнів вихідної потужності.
Деградація.
За даними Національної лабораторії поновлюваної енергії США (NREL), втрата потужності з часом, звана деградацією, зазвичай становить близько 0,5% на рік.
Виробники зазвичай вважають, що через 25-30 років експлуатації деградація досягає рівня, при якому може знадобитися заміна панелі. Стандартна гарантія на сонячні модулі складає 25 років.
Враховуючи, що річний рівень деградації становить 0,5%, через 20 років експлуатації панель все ще здатна виробляти близько 90% своєї початкової потужності.
Якість панелей може впливати на швидкість деградації. За даними NREL, у преміум-виробників, таких як Panasonic та LG, цей показник становить близько 0,3% на рік, тоді як у інших брендів він сягає 0,80%. Через 25 років ці панелі преміум-класу все ще можуть виробляти 93% своєї початкової потужності, а панелі з вищим рівнем деградації - 82,5%.
Значна частина деградації пояснюється явищем, що називається потенційною індукованою деградацією (PID), з яким стикаються деякі, але не всі панелі. PID виникає, коли різниця потенціалів панелі та витік струму призводять до руху іонів усередині модуля між напівпровідниковим матеріалом та іншими елементами модуля, такими як скло, кріплення або рамка. Це призводить до зниження вихідної потужності модуля.
Деякі виробники виготовляють свої панелі з використанням матеріалів, стійких до PID, у склі, корпусі та дифузійних бар'єрах.
Всі панелі також схильні до так званої фотоіндукованої деградації (LID), при якій панелі втрачають ефективність у перші години після дії сонячного світла. LID варіюється від панелі до панелі залежно від якості кристалічних кремнієвих пластин, але зазвичай призводить до одноразової втрати ефективності на 1-3%, повідомляє випробувальна лабораторія PVEL, PV Evolution Labs.
Погодні умови.
Високі температури негативно позначаються на продуктивності та ефективності електричних компонентів. Тепло є ключовим фактором, що веде до деградації панелей.
Вивчивши специфікацію виробника, можна знайти температурний коефіцієнт панелі, який покаже здатність панелі працювати за високих температур.
Коефіцієнт пояснює, скільки реальної ефективності втрачається при підвищенні температури на один градус Цельсія вище за стандартні 25 градусів. Наприклад, температурний коефіцієнт -0,353% означає, що при підвищенні температури на кожен градус Цельсія вище 25 губиться 0,353% загальної продуктивності.
Теплообмін призводить до деградації панелей у результаті процесу, що називається термоциклюванням. При підвищенні температури матеріали розширюються, а потім, коли температура знижується, стискуються, що з часом призводить до утворення мікротріщин, і в результаті знижується продуктивність панелей.
У своєму щорічному дослідженні Module Score Card компанія PVEL проаналізувала 36 діючих сонячних проектів в Індії та виявила значний вплив теплової деградації. Середньорічний рівень деградації за проектами становив 1,47%, але масиви, розташовані в холодніших гірських районах, деградували майже вдвічі повільніше - на 0,7%.
Подолати проблеми, пов'язані з теплом, частково може допомогти правильна установка. Панелі рекомендується встановлювати на певній відстані від даху, що забезпечує проходження конвективного потоку повітря для охолодження. Також при конструкції панелей можна використовувати матеріали світлих тонів, щоб обмежити поглинання тепла. А такі компоненти, як інвертори та комбінатори, робота яких особливо чутлива до нагрівання, слід розміщувати у затінених місцях, радить CED Greentech.
Вітер – ще одне погодне явище, яке може призвести до пошкодження сонячних панелей. Сильний вітер може викликати вигин панелей, що вважається динамічним механічним навантаженням і також призводить до появи мікротріщин у панелях, знижуючи їхню продуктивність. Деякі системи кріплення оптимізовані для районів із сильними вітрами, і в технічному паспорті вказано максимальну швидкість вітру, яку панель може витримувати.
Типові сценарії деградації фотоелектричних модулів на основі C-Si
Сніг також може створити динамічне механічне навантаження, руйнуючи панелі, або обмежити їхню вихідну потужність під час сильних снігопадів. Як правило, сніг зісковзує з панелей, оскільки вони слизькі та нагріваються. У деяких випадках домовласники можуть вирішити очистити панелі від снігу самостійно, робити це потрібно акуратно, тому що подряпини на скляній поверхні панелі негативно вплинуть на продуктивність.
Деградація – це неминуча частина терміну служби панелі. Правильне встановлення, обережне очищення від снігу та дбайливий догляд за панелями можуть допомогти підтримувати вихідну потужність, але в кінцевому підсумку сонячна панель – це технологія без рухомих частин, що вимагає мінімального обслуговування.
Стандарти
Щоб забезпечити тривалий термін служби панелі та її роботу відповідно до паспорта продуктивності, вона має пройти стандартизоване тестування для сертифікації. Панелі підлягають випробуванням Міжнародної електротехнічної комісії (IEC), які застосовуються як до моно-, так і полікристалічних панелей.
EnergySage заявила, що панелі, що відповідають стандарту IEC 61215, тестуються на електричні характеристики, такі як виток струмів в умовах вологості та опір ізоляції. Вони проходять тест на механічне навантаження при вітрі та снігу, а також кліматичні випробування, які перевіряють їх на слабкі місця по нагріванню, впливу ультрафіолету, вологості та морозу, вологому теплу, ударам граду та іншим зовнішнім впливам.
IEC 61215 також визначає показники продуктивності панелі за стандартних умов випробувань, включаючи температурний коефіцієнт, напругу розімкнутого ланцюга та максимальну вихідну потужність.
Також у технічному паспорті панелі часто можна побачити друк Underwriters Laboratories (UL), який також забезпечує стандарти та випробування. UL проводить кліматичні випробування та випробування на старіння, а також повний спектр випробувань на безпеку.
Несправності.
Несправності сонячних панелей трапляються рідко. Компанія NREL провела дослідження понад 50 000 систем, встановлених у США та 4 500 по всьому світу у період з 2000 по 2015 рік. Дослідження показало, що середня частота виходу з ладу становить 5 панелей із 10 000 на рік.
З часом частота несправностей панелей помітно знизилася, наприклад, було системи, встановлені період із 1980 по 2000 роки, мали частоту відмов удвічі вищу, ніж системи, встановлені після 2000 року.
Проста система рідко пов'язана з несправністю панелей. Насправді, згідно з дослідженням kWh Analytics 80% всіх простоїв сонячних установок пов'язано з несправністю інверторів - пристроїв, що перетворюють постійний струм панелі на змінний.