FV Sistem Kayıplarını Anlama: Etiket, Uyumsuzluk ve LID Kayıpları

Bir FV güneş enerjisi tesisinin enerji üretimini etkileyen birçok faktör vardır. Bunlar, modüllerin kendi özelliklerinden sistemin tasarlanma ve kurulma şekline (eğim, panel yönü, dizi konfigürasyonu, vb.) kadar çeşitlilik gösterir. Gölge, kirlilik ve kar gibi çevresel faktörler de ayrıca rol oynar.

FV sistem tasarımınızın ne kadar enerji üreteceğine dair doğru bir tahmin, sistemin müşterinizin ihtiyaçlarını karşılamasını sağlamak için çok önemlidir. Ancak sistem çıktısını azaltabilecek faktörler iyi bir şekilde anlaşılmadan, sistem performansını simüle eden yazılım uygulamalarının yardımıyla bile doğru bir tahmine ulaşmak zor olabilir. Bu çalışmada FV güneş enerjisi sistemlerinde enerji üretim kaybının çeşitli nedenlerine genel bir bakış sunacağız.

FV Sistem Kayıpları nelerdir?

Sistem kayıpları, simülasyon motorlarının (PVSOL, Aurora vb.) açıkça modellemediği etkilere atıfta bulunur; bu doğrusal kayıp faktörleri, simülasyon motoru tarafından hesaplanan tahmini sistem üretimine yüzde azalmalar olarak uygulanır.

Yaygın DC kayıpları: Etiket, uyumsuzluk ve ışık kaynaklı bozulma (LID)

DC Kayıpları

DC kayıpları ile, güneş panelleri (modülleri) tarafından üretilen doğru akım (DC) enerjisinin miktarını, ev ve elektrik şebekesinde kullanılmak üzere inverter tarafından alternatif akıma (AC) dönüştürülmeden önce azaltan faktörleri kastediyoruz.

Bunların tümü, sisteme sabit yüzdeli DC tarafı kayıpları olarak uygulanır, yani FV modüllerinin(panellerinin) çıktısı bu yüzde değerleriyle azaltılacaktır.

Güneş Paneli Etiketi Değer Kaybı

Önerilen Değerler:

Modern modüller için %0
Muhafazakar üretim tahmini için Düşük Tolerans Pmax,STC / Pmax,STC

Modül Etiketi derecelendirme kaybı, bir veri sayfasından modülün belirtilen gücündeki farkı, Standart Test Koşullarında (1000 W/m2 ve 25o C) gerçekte nasıl performans gösterdiğiyle karşılaştırır. Çoğu modern modül, STC’de modül çalışmasını doğru bir şekilde yansıtan veri sayfalarına sahip olacaktır, bu nedenle bu kayıp için varsayılan değer %0’dır.

Bazı eski modüller, özellikle bazı üreticiler modülleri 5W veya 10W’lık artışlarla “sınıflandırılmadığında”, bu alanda küçük bir kayıp gerektirebilir. (sınıflandırma modüllerin güç derecelerine göre gruplandırılması anlamına gelir, çünkü üretim süreci modüller arasında küçük farklılıklara neden olur).

Ayrıca, bir modülün watt değerinde “250W +/- 2.5W” gibi bir hata aralığı varsa, simülasyonunuzun muhafazakar bir güç üretimi tahmini sağladığından emin olmak için %1’lik bir kayıp (2,5/250) girebilirsiniz.

Uyumsuzluk Kayıpları

Önerilen Değerler:
Uzun dizili (stringli) çoğu modül ve sistem için %2
Sıkı watt toleranslarına sahip modüller için %1
DC optimize ediciler veya mikro invertörler içeren modüllerde %0 otomatik olarak kullanılır.

Uyumsuzluk kaybı, sistemin DC güç çıkışının sabit yüzde azalması olarak uygulanan, kurulu modüllerin elektriksel özelliklerindeki küçük farklılıklardan kaynaklanan kayıpları ifade eder.

Bu kayıplar, anma gücünde daha geniş bir hata aralığına sahip sistemler için daha yüksek olacaktır. Endüstri araştırması, sistemin kurulumuna ve dizilerin uzunluğuna bağlı olarak, uyumsuzluk değerlerinin %0.01 ile %3 arasında değiştiğini göstermiştir. Geçmiş endüstri fikir birliğine dayalı olarak %2’lik bir varsayılan değer kullanılır.

Bazı FV modelleme araçlarında uyumsuzluk kaybının, modülün elektriksel özelliklerine ek olarak dizi uzunlukları, bulut gölgeleme ve kenar etkilerindeki farklılıkları içerdiği belirtilmelidir.

Işık Kaynaklı Bozulma (LID)

Önerilen Değerler:
Çoğu kristal güneş modülü için %1,5
Çoğu çok kristalli güneş modülü için %0,5
SunPower dahil n-tipi modüller için %0 – daha fazla bilgi için üreticiye danışınız.

Işık kaynaklı bozulma (LID), kristal-silisyum hücre pazarının büyük bir bölümünü etkileyen daha az bilinen bir olgudur. Kısacası, güneş ışığına maruz kalmanın bir sonucu olarak kurulumdan sonraki ilk birkaç gün içinde bir güneş hücresinde meydana gelen bozulmadır. Bu, %0,5 – %1,5 arasında kayıplara yol açabilir.

Daha da önemlisi, LID bazı modül türlerini etkilerken diğerlerini etkilemez. LID’nin nedenlerini ve belirli modül türlerinin neden etkilendiğini anlamak için, önce güneş hücrelerini farklılaştıran iki faktörü anlamak gerekir: kristal yapıları (tek kristalli veya çok kristalli) ve elektriksel özellikleri (P tipi veya N tipi).

Güneş Hücresi Kristal yapısı
Kristal yapı, bir güneş hücresinin yapısındaki, üretilme biçiminden kaynaklanan farklılıkları ifade eder:

Monokristal güneş hücreleri tek tip kristal yapı üreten bir süreç (Czochralski süreci) kullanılarak büyütülen (kristal büyütme) kristallerin dilimlenmesi ve hücre haline getirilmesiyle elde edilir . Bunlar daha iyi elektriksel özelliklere sahip olma eğilimindedir. Ayrıca, LID için önemli olan biraz daha yüksek oksijen konsantrasyonlarına sahip olma eğilimindedirler.
Çok kristalli -güneş hücreleri bir alt tabaka üzerinde silisyum yetiştiren bir tür buhar biriktirme yöntemi ile elde edilir. Bunlar, bir güneş hücresinde farklı yansıtıcı kenarlar olarak görünen birçok kristal kesite sahip olacaktır. Bunlar, eşdeğer büyüklükteki monokristal hücreye kıyasla elektrik üretiminde daha az verimlidir, ancak daha ucuz ve üretilmesi daha hızlıdır. Ayrıca malzemede daha az oksijen bulunur.

Silisyum Yonga Plakası Elektriksel özellikleri
Elektriksel özellikler, güneş ışığına maruz kaldığında hücrede bir voltaj farkı yaratmak için gerekli olan silisyum levhaların (güneş hücrelerini oluşturan) özelliklerini ifade eder:

P-tipi: bir p-tipi silisyum yonga (wafer), elektronları daha kolay kabul eden ve bir FV modülünün güneş ışığı altında güç üretmek için bir voltaj farkı yaratmasına izin veren, doping elemanları olarak adlandırılan kontrollü bir miktarda safsızlık içerir. Çoğu p-tipi hücre, doping elementi olarak bor kullanır, bazıları ise galyum kullanır. Bor, LID’de önemli bir rol oynar.
N-tipi: bu silisyum yongalar, zıt etkiye sahip safsızlıklar içerir; elektronları kabul etmek yerine serbest bırakırlar. N-tipi silisyum yongalar LID sergilemez.
LID tipik olarak güneş hücresini oluşturan silisyum levhalarda boron-oksijen bileşiklerinin oluşumundan kaynaklanır. Bu, borlu p-tipi monokristal güneş pillerinin en fazla LID sergileyeceği ve p-tipi çok kristalli hücrelerin de LID sergileyeceği, ancak daha küçük bir oksijen konsantrasyonu nedeniyle daha az ölçüde LID sergileyeceği anlamına gelir. LID süreci genellikle modüllerin laboratuvar testlerinde hesaba katılmaz, bu nedenle FV modülü teknik veri broşürlerinde dahil edilmezler. Varsayılan olarak %1,5 kayıp kullanır.

Bazı üreticiler, neredeyse tüm modüllerinde SunPower ve bazı yenilerinde LG dahil olmak üzere n-tipi silisyum kullanır; bu, malzemede bor bulunmadığından LID’ye tabi değildir. Bu durumda, LID kaybı varsayılan yerine %0 olarak düşünülmelidir.

Daha fazla okuma için kaynaklar:
Understanding Light-Induced Degradation of c-Si Solar Cells
Boron-Oxygen Defect Formation Rates and Activity at Elevated Temperatures
SunPower Module Degradation Rate