خصائص أداء الوحدة الكهروضوئية

الوحدات الكهروضوئية يتم تقييمها في المقام الأول من خلال أدائها الكهربائي، ومتانتها تحت الضغط البيئي، واستقرار الطاقة على المدى الطويل. تحدد هذه الخصائص التقنية مدى فعالية الوحدة في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء والحفاظ على الإخراج بمرور الوقت.

مقاييس الإنتاج والكفاءة الكهربائية

يتم وصف أداء الوحدة الكهروضوئية بشكل شائع من خلال معلمات مثل كفاءة التحويل، وإخراج الطاقة، ومعامل درجة الحرارة. تعمل وحدات السيليكون البلورية التجارية عادةً ضمن نطاق كفاءة يتراوح بين 20% إلى 25% تقريبًا، اعتمادًا على بنية الخلية وتصميم الوحدة. مكنت هياكل الخلايا المتقدمة الوحدات التي تم اختبارها معمليًا من تجاوز كفاءة 25٪ في ظل ظروف الاختبار القياسية.

يتم قياس خرج الطاقة بالواط في ظل إعدادات محددة للإشعاع ودرجة الحرارة. تصل الوحدات كبيرة الحجم عادةً إلى معدلات طاقة تتراوح بين 550 وات و700 وات، مما يعكس الزيادات في حجم الخلية والتوصيل البيني الأمثل وتقليل خسائر المقاومة. تتم موازنة الخصائص الكهربائية مثل جهد الدائرة المفتوحة وتيار الدائرة القصيرة بعناية للحفاظ على التشغيل المستقر في تكوينات السلسلة والصفيف.

تلعب معاملات درجة الحرارة أيضًا دورًا مهمًا في الأداء الواقعي. تُظهر الوحدات الكهروضوئية النموذجية انخفاضًا في الطاقة يبلغ حوالي 0.30٪ إلى 0.40٪ لكل درجة مئوية تزيد عن درجة حرارة الاختبار القياسية. يمكن للوحدات ذات معاملات درجة الحرارة المنخفضة أن تحتفظ بنسبة أعلى من المخرجات المقدرة أثناء ظروف التشغيل المرتفعة.

التدهور والاحتفاظ بالسلطة

يعد استقرار الأداء بمرور الوقت مقياسًا رئيسيًا آخر للوحدات الكهروضوئية. يشير تدهور الطاقة إلى الانخفاض التدريجي في الإنتاج الناتج عن إرهاق المواد والتعرض البيئي والإجهاد الكهربائي. تظهر بيانات الصناعة أن التدهور في السنة الأولى للعديد من الوحدات يتراوح من 1.0% إلى 2.0%، يليه معدل تدهور سنوي يبلغ حوالي 0.3% إلى 0.6% في السنوات اللاحقة.

بعد 25 عامًا من التشغيل، غالبًا ما يتم تصنيف الوحدات المصممة بمواد منخفضة التحلل للاحتفاظ بأكثر من 80% من إنتاجها الأولي. تشمل آليات التحلل التدهور الناجم عن الضوء، والتدهور الناجم عن الجهد، وإجهاد التدوير الحراري. تُستخدم مواد التغليف الحديثة وتقنيات تخميل الخلايا للحد من هذه التأثيرات وتحقيق الاستقرار في الأداء على المدى الطويل.

يتم إجراء اختبار الاحتفاظ بالطاقة باستخدام إجراءات التعتيق المتسارعة التي تحاكي عقودًا من التعرض للأماكن الخارجية داخل بيئات معملية خاضعة للرقابة. تساعد هذه الاختبارات في تحديد تغييرات الأداء المتعلقة بدخول الرطوبة، والأشعة فوق البنفسجية، والتعب الميكانيكي.

اختبار الموثوقية والأداء

يتم تقييم موثوقية الوحدة الكهروضوئية من خلال الاختبارات الميكانيكية والحرارية والكهربائية الموحدة. تطبق اختبارات الحمل الميكانيكي ضغوطًا ثابتة تصل إلى 5400 باسكال لتقييم مقاومة إجهاد الرياح والثلوج. تعرض اختبارات التدوير الحراري الوحدات إلى درجات حرارة تتراوح من أقل من -40 درجة مئوية إلى أكثر من 85 درجة مئوية، مع تكرار الدورة مئات المرات لفحص وصلة اللحام وسلامة الخلية.

يجمع اختبار تجميد الرطوبة بين ظروف الرطوبة العالية والانخفاض السريع في درجة الحرارة لتقييم متانة الختم ومقاومة العزل. تتحقق اختبارات العزل الكهربائي من بقاء تيارات التسرب ضمن حدود السلامة المحددة في ظل الظروف الرطبة والجافة.

يتضمن اختبار الأداء أيضًا اختبار الفلاش والتصوير بالتألق الكهربائي. يقيس اختبار الفلاش منحنيات الجهد الحالي لتأكيد الإخراج المقدر، بينما يكتشف التصوير بالتألق الكهربائي الشقوق الصغيرة ومناطق الخلايا غير النشطة التي قد تؤثر على استقرار الطاقة بمرور الوقت.

الأسئلة المتداولة

س: ما تعريف الوحدة الكهروضوئية الأداء؟

يتم تحديد الأداء من خلال الكفاءة، وإخراج الطاقة المقدرة، ومعامل درجة الحرارة، ومعدل التدهور، والاستقرار الكهربائي في ظل ظروف الاختبار القياسية.

س: كيف يتم قياس الكفاءة؟

يتم حساب الكفاءة كنسبة مئوية من الطاقة الشمسية الواردة المحولة إلى طاقة كهربائية في ظل إعدادات الإشعاع ودرجة الحرارة القياسية.

س: ما هو معدل التدهور النموذجي؟

تواجه العديد من الوحدات تدهورًا أوليًا يتراوح بين 1.0% إلى 2.0% في السنة الأولى، يتبعه انخفاض سنوي يتراوح بين 0.3% إلى 0.6% تقريبًا.

س: ما أهمية معامل درجة الحرارة؟

يشير معامل درجة الحرارة إلى مقدار انخفاض خرج الطاقة مع ارتفاع درجة حرارة الوحدة. تساعد المعاملات المنخفضة في الحفاظ على الإنتاج أثناء ظروف التشغيل الأكثر دفئًا.

س: كيف يتم التحقق من الموثوقية على المدى الطويل؟

يتم التحقق من الموثوقية من خلال اختبار الحمل الميكانيكي، والتدوير الحراري، والتعرض للرطوبة، وتقييمات العزل الكهربائي التي يتم إجراؤها بموجب بروتوكولات موحدة.