Группа исследователей фотогальваники из Sandia завершила пятилетнее исследование деградации 834 полевых фотоэлектрических модулей, представляющих 13 типов модулей от семи производителей в трех климатических условиях. Их цель состояла в том, чтобы количественно оценить скорость деградации последних широко используемых фотоэлектрических технологий и опубликовать результаты для информирования соответствующих заинтересованных сторон и передового опыта.

В статье группы Progress in Photovoltaics представлены результаты их исследования и представлены годы работы в лаборатории оценки фотоэлектрических систем Sandia и лабораториях-партнерах в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии и Университете Центральной Флориды.

«Рынок фотоэлектрических систем постоянно меняется, и для этих новых технологий не хватает долгосрочных полевых данных, что поднимает вопрос о том, повлияло ли это на долговечность или нет», — сказал руководитель группы Мариос Теристис.

«Покупка фотоэлектрических модулей непосредственно на открытом рынке позволяет нам проводить непредвзятый анализ и анонимно информировать общественность, а также публиковать данные. Партнерство с NREL и UCF было обязательным для такого исследования, поскольку оно позволило нам установить идентичные системы в различных климатических условиях и охарактеризовать их в соответствии с хорошо контролируемым и согласованным планом измерений».

По словам исследователей, стоимость фотоэлектрических модулей резко снизилась (до 85% согласно одному недавнему отчету NREL) за последнее десятилетие благодаря экономии за счет масштаба, использованию новых, более эффективных конструкций элементов, автоматизации производства. линии, более крупные модули и изменения в спецификации материалов, такие как более тонкое стекло и рамы, новые герметики и задние листы и многое другое.

Однако эти экономичные изменения в конструкциях модулей и материалах могут повлиять на долговечность и надежность модулей, а нормированная стоимость электроэнергии чувствительна к скорости снижения мощности. По мере ухудшения мощности увеличивается приведенная стоимость электроэнергии, а срок службы системы сокращается.

Ученые измерили снижение производительности фотоэлектрических модулей в Нью-Мексико, Колорадо и Флориде. Они измерили производительность в стандартных условиях тестирования в начале исследования, проверили первоначальную стабилизацию питания и периодически повторно тестировали модули в течение следующих пяти лет, чтобы отслеживать скорость деградации с течением времени.

Они обнаружили, что скорость деградации сильно нелинейна во времени, а в некоторых типах модулей присутствовали сезонные колебания. Средние и медианные значения скорости деградации -0,6% в год соответствовали скорости, измеренной для более старых модулей. Исследование показало, что из 23 исследованных систем шесть имеют скорость деградации, которая в будущем превысит гарантийные пределы, тогда как 13 систем продемонстрировали потенциал достижения срока службы более 30 лет при условии, что тенденции скорости деградации стабилизировались.

«Это обнадеживающий результат. С ростом количества установок фотогальваники потребителям и другим заинтересованным сторонам будет интересно узнать, что долговечность фотоэлектрических систем остается неизменной в условиях быстрого совершенствования технологий и снижения затрат», — сказал Мариос.

«Однако также вызывает беспокойство тот факт, что 26% систем могут превышать гарантийные пределы. Все еще существуют возможности для снижения скорости деградации до уровней, обеспечивающих еще более длительный срок службы фотоэлектрических модулей. Например, для 35- и 50-летнего срока службы фотоэлектрических модулей. должны работать при значениях скорости деградации выше -0,55% в год и -0,4% в год соответственно».

Ученые также подняли важные вопросы для обсуждения. То, как определяется скорость деградации, будь то относительно спецификаций или начальной оценки после стабилизации, может повлиять на результирующую скорость. Полученная в результате ставка может оказать существенное влияние на стоимость покупки, гарантийные и страховые требования или технико-экономические обоснования финансирования проекта.

Мариос сказал, что потребители и заинтересованные стороны, заинтересованные в получении дополнительной информации о протестированных модулях, скоро смогут просматривать все данные флэш-тестов, собранные в Sandia, Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии и Флоридском центре солнечной энергии Университета Центральной Флориды в DuraMAT DataHUB.

«Это исследование является прекрасным примером того, как национальные лаборатории работают вместе с университетами, чтобы ответить на критические вопросы о долговечности технологий солнечной энергии », — сказал старший научный сотрудник Sandia Джошуа Стейн. «Немногие учреждения могут поддерживать длительные эксперименты с таким большим количеством модулей».

«Мы продолжаем внедрять новые технологии по мере их появления на рынке, — сказал Мариос. «Поэтому мы продолжим сообщать обо всех этапах жизненного цикла фотоэлектрических модулей, а также будем использовать полевые измерения вместе с данными изображений, чтобы указать, что приводит к деградации и почему».