آلمان که به خاطر شیوه‌های پایدار و آگاهی زیست‌محیطی‌اش شناخته می‌شود، در صنعت انرژی خورشیدی با یک مسئله مبرم روبرو بوده است. این موضوع مربوط به پیری زودرس صفحه پشتی در ماژول های خورشیدی 10 گیگاواتی است که در مکان های مختلف استفاده می شود. این امر منجر به کاهش کارایی پنل های خورشیدی و عملکرد سیستم شده است. با این حال، همانطور که در این مقاله بررسی می کنیم، راه حل هایی برای مشکل وجود دارد.
مشکل پیری صفحه پشتی
صفحات پشتی یک لایه عایق در پشت ماژول پنل خورشیدی است. وظیفه اصلی آن محافظت از لایه های داخلی پانل در برابر عوامل محیطی خارجی مانند اشعه UV، دمای بالا، آب و یون های منفی است.
تخریب صفحه پشتی به عنوان یکی از دلایل اصلی خرابی پانل های فتوولتائیک شناخته شده است. این یک مشکل خاص در مورد تخریب زودهنگام است و لایه های پلی استر آلومینیومی را که کیفیت پایینی دارند علامت گذاری می کند. تأثیر منفی تخریب زودرس صفحه پشتی فراتر از خود پنل خورشیدی است زیرا همه انواع سلول های خورشیدی تحت تأثیر قرار می گیرند. این موضوع در تمام مقیاس‌های تأسیسات خورشیدی، از سیستم‌های کوچک روی پشت بام گرفته تا تأسیسات در مقیاس شهری مشهود است.
زمینه
مدتی است که تخریب صفحات پشتی موضوع نگرانی در سطح جهانی بوده است. روندی که بعداً به آلمان هم رسید. در سال 2013، محققان مؤسسه Fraunhofer برای سیستم‌های انرژی خورشیدی پروژه جامعی را برای تجزیه و تحلیل شیوع پیری صفحات پشتی در 100 مگاوات پانل‌های فتوولتائیک نصب شده در آلمان افتتاح کردند. مشخص شد که تخریب صفحه پشتی یک مشکل مهم است زیرا حدود 80٪ از خطاهای گزارش شده را تشکیل می دهد.
علاوه بر این، محققان دریافتند که میزان تخریب صفحه پشتی بسته به محل نصب متفاوت است و پانل های نصب شده در مناطق ساحلی و کوهستانی بیشترین تأثیر را دارند. این روند با مطالعات انجام شده در سراسر جهان مطابقت دارد و مشکل کلی تخریب صفحه پشتی را برجسته می کند.
علل پیری برگه پشتی
عوامل مختلفی می تواند باعث پیری ورق پشتی شود، از جمله هوازدگی، خطاهای ساخت، کیفیت، خطاهای تعمیر و نصب. دلیل اصلی خراب شدن صفحات پشتی اشعه ماوراء بنفش است: این به این دلیل است که ورق پشتی حاوی پلیمرها و رنگ هایی است که در برابر اشعه ماوراء بنفش مقاوم نیستند، که باعث می شود در طول روز گرما را جمع کنند و به مرور زمان شکننده شوند. علاوه بر این، قرار گرفتن در معرض دمای بالا، آب و یون های منفی می تواند به طور قابل توجهی روند پیری را تسریع کند. این عوامل به گونه‌ای با هم کار می‌کنند که با گذشت زمان باعث می‌شوند صفحه پشتی خواص محافظتی خود را از دست بدهد و منجر به کندی کل منظومه شمسی شود.
تشخیص آسیب صفحه پشتی
با توجه به اینکه تخریب صفحه پشتی به طور قابل توجهی بر عملکرد ماژول های خورشیدی تأثیر می گذارد، شناخت وسعت آن و پیگیری روندها ضروری است. مسائلی که باید هنگام ارزیابی آسیب صفحه پشتی در نظر بگیریم اندازه، شکل و شدت آسیب است. روش‌هایی که تاکنون برای تشخیص چنین آسیب‌هایی به کار رفته‌اند شامل بازرسی بصری پانل‌ها می‌شود، اگرچه این فرآیند چالش‌برانگیز، زمان‌بر و اجتناب‌ناپذیر در معرض خطاهای انسانی است.
برای پرداختن به این موضوع، محققان شروع به توسعه روش‌های غیرمخرب با هدف شناسایی و اندازه‌گیری دقیق‌تر آسیب صفحه پشتی کرده‌اند. روش‌های اولتراسونیک و یادگیری ماشینی تشخیص آسیب دقیق‌تر را ارائه می‌کنند و برای بازرسی‌های بصری مکمل هستند. بنابراین، این روش ها امکان تجزیه و تحلیل بهتر را در دوره های کوتاه تری فراهم می کنند.
راه حل ها
در صورت تشخیص زودهنگام، آسیب صفحه پشتی را می توان به سرعت برطرف کرد و از گسترش آن جلوگیری کرد و دوام طولانی مدت سیستم را ارتقا داد. سه راه حل اصلی برای رفع آسیب صفحه پشتی وجود دارد.
ابتدا، بخش‌های آسیب‌دیده ورق پشتی را می‌توان با پوشاندن نواحی مشکل‌دار، مصون نگه داشتن آن‌ها از اثرات جوی یا استفاده از روش‌های دیگر مانند نوار چسب، مستقیماً بر روی صفحات خورشیدی تعمیر کرد.
دوم اینکه، تعویض کامل صفحه پشتی یک راه حل موثر است، به خصوص اگر پنل های خورشیدی هنوز در دوره گارانتی خود باشند.
در نهایت، تعمیر و نگهداری پیشگیرانه و بازرسی مکرر پانل ها می تواند از مشکلات پیشگیری یا شناسایی زودهنگام کند و خطر آسیب قابل توجه را کاهش دهد. این امر مستلزم استقرار پیشرفته ترین سیستم های نظارت و تشخیص است.
نتیجه
مسئله پیری زودرس صفحات پشتی یک مسئله رایج در صنعت انرژی خورشیدی است و آلمان نیز از این قاعده مستثنی نیست. این مشکل به دلیل شرایط آب و هوایی و کیفیت تولید ضعیف است که منجر به کاهش عملکرد سیستم در یک دوره نسبتاً کوتاه می شود. اگرچه تشخیص دقیق آسیب صفحه پشتی پیچیده است، روش های مختلفی برای دستیابی به این امر در دسترس است. اگر زود تشخیص داده شود، تعمیر یا تعویض صفحات پشتی یک فرآیند نسبتا ساده است. علاوه بر این، اجرای تعمیر و نگهداری پیشگیرانه و بازرسی منظم می تواند از احتمال آسیب های گسترده جلوگیری کند. جامعه علمی می تواند در جهت توسعه صفحات پشتی با کیفیت بهتر که بیشتر با شرایط آب و هوایی نامنظم و الزامات با کیفیت بالاتر تاسیسات خورشیدی سازگار است، تلاش کند.