Hot spot: miért melegszik fel veszélyesen az árnyékolt napelemcella?

Röviden: hot spot (forró pont) akkor keletkezik, ha egy sorba kötött cellasorban egyetlen gyenge, például beárnyékolt cella mellett több jó cella van. A jó cellák termelése a gyenge cellában hővé alakulhat, és ez károsíthatja a panelt.

Hogyan jön létre?

A hot spot akkor alakul ki, amikor egy sorban legalább néhány nagy rövidzárási áramú cella mellett van egy kis áramú cella. Egy beárnyékolt cella a sorban lecsökkenti a jó cellákon átfolyó áramot, ezért a jó cellák nagyobb feszültséget adnak, ami gyakran záróirányba előfeszíti a gyenge cellát.

Ha a sor üzemi árama megközelíti a „rossz” cella rövidzárási áramát, az egész sor áramát az a cella korlátozza. A jó cellák többletárama ilyenkor nyitóirányba előfeszíti a jó cellákat. Ha a sort rövidre zárják, ezeknek a celláknak az együttes nyitóirányú előfeszítése záróirányba kényszeríti a beárnyékolt cellát.

A hot spot akkor jön létre, ha sok sorba kötött cella nagy záróirányú feszültséget hoz létre az árnyékolt cellán, és így nagy teljesítmény disszipálódik a gyenge cellában. Lényegében az összes jó cella termelőképessége a gyenge cellában alakul hővé.

Mi a következménye?

A nagy teljesítmény egy kis területen helyi túlmelegedést, vagyis „forró pontot” okoz. A forrás szerint ez romboló hatású: a cella vagy az üveg megrepedhet, a forrasztás megolvadhat, vagy a napelemcella leromlik. Az oldalon fotó is látható egy panelről, amelyet az árnyékolt cellában keletkezett hő repesztett meg.

Miért okoz ilyet az eltérés a cellák között?

A cellák közötti eltérések (angolul „mismatch”) azért jelentenek problémát, mert a teljes modul kimenetét a legrosszabb körülmények között a legkisebb teljesítményű cella határozza meg. Ha egy cellát beárnyékolnak, a többi viszont nem, a jó cellák által termelt teljesítmény a gyengébb cellában disszipálódhat ahelyett, hogy a terhelést táplálná. Ez erősen lokalizált teljesítményleadáshoz vezethet, és a helyi melegedés maradandó kárt okozhat a modulban. Az árnyékolás a modulon belüli eltérések egyik fő oka.

Hogyan védekeznek ellene?

A hot spot romboló hatása elkerülhető bypass-diódával. A bypass-dióda megkerülő utat ad az árnyékos cellának, így a jó cellák árama nem kényszerül át a gyenge cellán, és a záróirányú feszültség nagyjából egyetlen diódaesésre korlátozódik. A működését és azt, hogy a gyakorlatban miért cellacsoportonként használják, az árnyékolásról és a bypass-diódáról szóló cikkben mutattuk be.

Mit jelent ez egy háztartási rendszernél?

A tanulság, hogy a panelen belüli árnyék nem csak teljesítményt vesz el, hanem a legrosszabb esetben a panel épségét is veszélyeztetheti. Ezért a rendszer tervezésekor az árnyékmentes felület fontos szempont. Az alapokról a Mi az erkélynapelem, és hogyan működik? cikk ad áttekintést, a cellák kapcsolódásáról pedig az eltérő cellák soros és párhuzamos kapcsolásáról szóló írás.