Por trás do PID em células solares bifaciais

Degradação induzida por potencial (PID) – um grupo de mecanismos causados ​​por alta tensão e diferença de potencial entre a superfície do módulo e as células solares individuais que podem causar danos e perda de energia às células após a instalação – há muito tempo é uma preocupação para o sistema solar indústria. Na pior das hipóteses, os módulos perderam muito de seu desempenho depois de alguns anos no campo, levando a perdas para proprietários de sistemas e reclamações de garantia para fabricantes de módulos.

Existem muitas soluções para PID no nível do módulo e do sistema, e vários fabricantes têm se mostrado confiantes o suficiente para rotular seus módulos como «livres de PID» nos últimos anos. No entanto, as tecnologias de módulo são afetadas de forma diferente, e o surgimento de módulos bifaciais na fabricação em geral nos últimos anos levou a um alerta de outros mecanismos PID, alguns dos quais causam mau desempenho que podem ser revertidos durante a noite, e outros que causam um significativo e perda irreversível de desempenho nas células.

Compreender melhor esses mecanismos era o objetivo dos cientistas liderados pela alemã Hochschule Anhalt, que usava sofisticadas técnicas de imagem para estudar os efeitos do EPI nas células. Suas conclusões foram coletadas no artigo “Evolution of Corrosive Potential-Induced Degradation at the Rear Side of Bifacial Passivated Emitter and Rear Solar Cells”,  publicado em Rapid research letters.

O estudo observou um mecanismo de PID corrosivo (PID-c) que poderia danificar as camadas de passivação da célula, sem causar danos à superfície, atrapalhando o conhecimento prévio dos mecanismos. “Observamos que existe um PID irreversível mesmo que nenhum dano seja observado na superfície, o que contradiz o comportamento do PID-c relatado até agora na literatura”, afirmou o grupo. “Esses resultados motivam uma investigação mais detalhada do PID-c em células solares bifaciais e sua caracterização para poder distinguir entre PID-p, menos nocivo e reversível, e PID-c, nocivo, não visível e não reversível, que pode reduzir drasticamente a confiabilidade das células solares bifaciais. «

O grupo descobriu que a oxidação do silício abaixo das camadas de passivação causou a formação de rachaduras quando a célula foi submetida ao estresse PID, deixando áreas não passivadas com desempenho elétrico muito inferior. “A hipótese de trabalho é que o PID-c se deve às impurezas (Ca, Na, K) presentes na solução de corrosão utilizada nesta etapa do processo, o que torna as células solares suscetíveis ao PID-c, uma vez que essas impurezas levam a uma alta densidade de defeitos de superfície, o que favorece a formação de óxido de Si na interface AlOX e na maior parte do Si ”, explicam.

Mitigação PID

O grupo destaca que até o momento não se conhece nenhum relatório sobre esses mecanismos de PID em módulos da área, embora aponte que esses problemas podem estar protegidos por acordos de sigilo e também que podem levar vários anos para aparecer em campo.

O projeto da célula poderia ter várias soluções: os cientistas da HS Anhalt dão como exemplo a adição de camadas intermediárias condutoras. No entanto, até que essas soluções possam ser desenvolvidas, eles dizem que atualizar os padrões de teste será a chave para detectar danos ao PPE antes que seja tarde demais. “Os protocolos de teste usuais não são válidos para o PPE na parte traseira. Devido à natureza dinâmica do PID-p e à interação com a iluminação, a configuração do teste deve ser capaz de medir o possível desempenho transiente ”, disse o pesquisador Anhalt Kai Sporleder à pv magazine. “É necessário iluminação e monitoramento simultâneos das mudanças de energia das células solares com uma resolução temporal de segundos. Lembre-se de que o protocolo padrão atual pode levar a resultados falsos de PID devido à iluminação insuficiente. «