Napelem-degradáció és meghibásodások: mi koptatja a panelt, és mi javítható?

Röviden: a napelempanelnek nincs mozgó alkatrésze, ezért élettartamát az építőanyagok stabilitása és korrózióállósága határozza meg. A meghibásodási és öregedési mechanizmusok szinte mind nedvességbehatolással vagy hőterheléssel függnek össze.

Mi csökkentheti átmenetileg a termelést?

Nem minden teljesítménycsökkenés öregedés. A panel azért is adhat kevesebbet, mert árnyék éri, például egy előtte megnőtt fa, vagy mert beszennyeződött az előlapja. A forrás szerint a modulok az előlap szennyeződése miatt általában legfeljebb 10% teljesítményt veszíthetnek. Az is lehet, hogy egy modul tönkrement, vagy a modulok közti összekötések változtatták meg a tömb munkapontját. Ezek a csökkenések azonban visszafordíthatók, ha az okot megszüntetik.

A szennyeződés vagy egyenletes teljesítménycsökkenést, vagy a cellák közötti eltérést (mismatch) okozhat. A jelenségről az eltérő cellákról szóló cikkben olvashatsz.

Fokozatos öregedés

A modul teljesítményének lassú romlását a forrás szerint ezek okozhatják:

• a soros ellenállás növekedése, ha romlik az érintkezők tapadása, vagy korrózió lép fel (ezt általában a vízgőz okozza);
• a söntellenállás csökkenése, amikor fém vándorol át a p-n átmeneten;
• a tükröződésgátló bevonat romlása.

Cella- és kapcsolódási hibák

Az egyes cellák meghibásodása is csökkentheti az összteljesítményt.

• Rövidzárlatos cella: a cellák összekötésénél alakulhat ki. Gyakori hibamód a vékonyréteg cellákban is, mert ott a felső és a hátsó érintkező jóval közelebb van, és könnyebben zárhatja rövidre egy lyuk vagy sérült anyagrész.
• Szakadt cella: gyakori hibamód, de a többszörös érintkezési pontok és az összekötő gyűjtősínek lehetővé teszik, hogy a cella tovább működjön. A cella megrepedhet hőterheléstől, jégesőtől, vagy a gyártás és szerelés közbeni, látens repedésektől, amelyek a gyártási ellenőrzésen nem láthatók, és csak később jelennek meg.
• Összekötők szakadása: a ciklikus hőterhelés és a szélterhelés fáradása okozza.
• Modulszerkezeti szakadás: jellemzően a gyűjtővezetékben vagy a csatlakozódobozban.
• Rövidzárlat a modulban: gyártási hibából is eredhet. A szigetelés időjárás okozta romlása, rétegválás, repedés vagy elektrokémiai korrózió idézheti elő.

Egyéb meghibásodások

A felső üveg összetörhet vandalizmus, hőterhelés, kezelés, szél vagy jégeső miatt. A rétegválás a korai modulgenerációk gyakori hibája volt, ma kevésbé jellemző. Oka a kötéserősség csökkenése, amelyet a nedvesség vagy a fény és hő okozta öregedés idéz elő.

A hot spot jelenségét eltérő, repedt vagy árnyékolt cellák okozhatják, erről a hot spotról szóló cikkben írtunk. A bypass-diódák maguk is meghibásodhatnak, általában túlmelegedés miatt, gyakran alulméretezés miatt. A forrás szerint a probléma minimalizálható, ha az átmenet hőmérséklete 128 °C alatt marad.

A tokozóanyagban lévő UV-elnyelők és stabilizátorok hosszú élettartamot biztosítanak, de kioldódással és diffúzióval lassan fogynak, és ha a koncentrációjuk egy kritikus szint alá esik, a tokozóanyag gyorsan romlik. A forrás kiemeli az EVA réteg barnulását, ecetsav felhalmozódásával, ami egyes tömbök teljesítményét fokozatosan csökkentette.

Mennyi a várható élettartam?

A forrás szerint a gyártók garanciái akár 40–50 évre is szólhatnak a tömbszilícium modulok minőségét jelezve. A modulszerkezetről szóló oldal szerint a tipikus garancia az első 10 évben a névleges teljesítmény 90%-át, 25 évig pedig 80%-át vállalja. A két állítás különböző jellegű, ezért a garanciafeltételeket mindig az adott gyártó dokumentumában kell megnézni.

Mit érdemes megjegyezni?

A panelek hosszú élettartamúak, de nem hibamentesek: a legtöbb hiba a nedvességgel és a hőmérséklettel kapcsolatos. A hőmérsékletről a panel üzemi hőmérsékletéről szóló cikkben olvashatsz, a panel felépítéséről pedig a panel felépítéséről szóló írásban.

Lásd még: A szennyeződésről és a beesési szögről a panel optikai veszteségeiről szóló cikkben írunk (megnyitás).