सोलर पैनल हॉट स्पॉट: तापमान क्यों मायने रखता है

त्वरित उत्तर: जब किसी मॉड्यूल में एक सेल शेडिंग, मिसमैच या क्रैक के कारण रिवर्स बायस में चला जाता है, तो एक हॉट स्पॉट बनता है, और स्ट्रिंग का बाकी हिस्सा जो पावर पैदा कर रहा है, उसे गर्मी के रूप में खर्च करता है। यह जिस तापमान तक पहुंचता है, वही तय करता है कि यह एक असुविधा है या वारंटी क्लेम: एक सेल में केंद्रित गर्मी 160 °C की ओर बढ़ सकती है, जबकि आसपास का मॉड्यूल लगभग 90 °C पर रहता है। फिर गर्मी सामग्री पर एक निश्चित क्रम में हमला करती है — पहले एनकैप्सुलेंट, फिर बैकशीट, फिर ग्लास और इंटरकनेक्ट जॉइंट्स। बायपास डायोड इस सीमा को लगाने के लिए मौजूद होते हैं, जो प्रभावित सेल समूह के चारों ओर करंट को कम प्रतिरोध वाला रास्ता देते हैं, यही कारण है कि डायोड विफलता असली खतरा है: एक शेडेड सेल ठीक हो सकता है, लेकिन विफल बायपास डायोड वाला मॉड्यूल नहीं। व्यवहार में मायने यह रखता है कि सेल का तापमान नुकसान की सीमा तक पहुंचने से पहले डायोड करंट प्रवाहित करता है या नहीं।

वास्तविक इंस्टॉलेशन में आंशिक शेडिंग अपरिहार्य है। यह तय नहीं करता कि यह वारंटी क्लेम बनेगा या नहीं, बल्कि यह कि शेडिंग सेल के अंदर कितना तापमान पैदा करती है, और मॉड्यूल सामग्रियों को इसे कितने समय तक सहना पड़ता है।

PV मॉड्यूल विश्वसनीयता · हॉट स्पॉट और सुरक्षा · Jerry, Ooitech द्वारा

1. एक पैराग्राफ में हॉट स्पॉट क्या है

मॉड्यूल में सेल श्रृंखला में जुड़े होते हैं, इसलिए समान करंट को उन सभी से गुजरना पड़ता है। जब एक सेल छाया में होता है, तो उसका अपना फोटोकरंट गिर जाता है, लेकिन स्ट्रिंग अभी भी उसके माध्यम से करंट धकेलती है। छाया में सेल रिवर्स बायस में चला जाता है और उत्पादन बंद कर देता है: यह एक लोड बन जाता है। इसके द्वारा खर्च की गई शक्ति लगभग उसके आर-पार रिवर्स वोल्टेज को उसके माध्यम से बहने वाले मिसमैच करंट से गुणा करके होती है।

चूंकि वह शक्ति मॉड्यूल में फैलने के बजाय एक सेल में केंद्रित होती है, स्थानीय तापमान बढ़ जाता है। वह स्थानीय वृद्धि हॉट स्पॉट है, और यह विद्युत समस्या से पहले एक सामग्री समस्या है।

चित्र 1: आंशिक शेडिंग के तहत PERC, HJT और IBC सेल के लिए सामान्यीकृत I-V वक्र। छाया में सेल के रिवर्स बायस में जाने के बाद वक्र तेजी से अलग हो जाते हैं, यही वह क्षेत्र है जहां खर्च की गई शक्ति — और इसलिए हॉट-स्पॉट तापमान — तय होता है।

2. तापमान डिज़ाइन मार्जिन है

दो मॉड्यूल एक ही छाया में समान मात्रा में शक्ति खो सकते हैं और बहुत अलग जोखिम उठा सकते हैं, क्योंकि नुकसान वाट से नहीं बल्कि तापमान से होता है। 90 °C पर अपनी मिसमैच शक्ति खर्च करने वाला छाया में सेल एक प्रबंधनीय स्थिति है। वही सेल 160 °C पर अपने आसपास की हर सामग्री को तेजी से खराब कर रहा है।

ये सांकेतिक आंकड़े हैं, गारंटी नहीं। वास्तविक हॉट-स्पॉट तापमान छाया क्षेत्र, परिवेश तापमान, हवा की गति, मॉड्यूल एनकैप्सुलेशन, ग्लास आकार, सेल डिज़ाइन और उपयोग की गई परीक्षण विधि पर निर्भर करता है। तालिका का उद्देश्य दिशा है, सटीक संख्याएं नहीं: कम तापमान बड़ा सुरक्षा मार्जिन है, और बड़ा सुरक्षा मार्जिन ही असुविधा को विफलता से अलग करता है।

3. गर्मी वास्तव में क्या नुकसान पहुंचाती है

हॉट स्पॉट एक स्थानीयकृत थर्मल घटना है, और स्टैक में प्रत्येक सामग्री की अपनी भेद्यता होती है।

तालिका को भौतिकी व्याख्यान के बजाय वारंटी जोखिमों की सूची के रूप में पढ़ें। एनकैप्सुलेंट की उम्र बढ़ना और बैकशीट का खराब होना वर्षों बाद बिजली हानि के रूप में दिखता है। ग्लास टूटना तुरंत दिखता है। सोल्डर थकान धीरे-धीरे बढ़ते श्रृंखला प्रतिरोध के रूप में दिखती है। बाद में छाया हटाने से इनमें से कोई भी ठीक नहीं होता।

4. सेल आर्किटेक्चर तापमान क्यों बदलता है

दो सेल समान शेडिंग के तहत बहुत अलग तापमान पर क्यों बैठ सकते हैं, इसका कारण यह है कि उनका रिवर्स करंट कैसे वितरित होता है।

पारंपरिक सेल में, रिवर्स ब्रेकडाउन स्थानीय कमजोर बिंदुओं पर केंद्रित होता है: दोष स्थल, सेल किनारे, धातुकरण अनियमितताएं, माइक्रो-क्रैक, दूषित क्षेत्र या कमजोर पैसिवेशन वाले क्षेत्र। समान शक्ति को छोटे क्षेत्र में केंद्रित करने से उच्च स्थानीय शक्ति घनत्व पैदा होता है, और तापमान तेजी से बढ़ता है। उपमा समान ऊर्जा से धातु की प्लेट को गर्म करने बनाम सुई की नोक को गर्म करने की है: नोक अधिक गर्म होती है।

चित्र 2: एक बैक-कॉन्टैक्ट सेल क्रॉस-सेक्शन, जिसमें विपरीत ध्रुवता वाले क्षेत्रों के बीच का गैप चिह्नित है। वह गैप, और रियर में इंटरलीव्ड p और n क्षेत्रों का घनत्व, यह निर्धारित करते हैं कि रिवर्स करंट कितनी समान रूप से फैल सकता है और इसलिए स्थानीय तापमान कितना कम रहता है।

एक बैक-कॉन्टैक्ट सेल इसे उलट देता है। इसके पिछले हिस्से में बड़ी संख्या में इंटरलीव्ड p और n क्षेत्र होते हैं, जो सर्किट की दृष्टि से एक बड़े डायोड की तरह कम और समानांतर में कई छोटे डायोड की तरह अधिक व्यवहार करते हैं। जब सेल को रिवर्स बायस में चलाया जाता है, तो चालन एक ही कमजोर बिंदु पर केंद्रित होने के बजाय उन कई वितरित जंक्शनों में फैल सकता है। स्थानीय शक्ति घनत्व गिरता है, और तापमान भी।

दूसरा कारक स्वयं रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज है। चूंकि अपव्ययित शक्ति रिवर्स वोल्टेज के साथ बढ़ती है, जो संरचना रिवर्स वोल्टेज को निचले स्तर पर क्लैंप करती है, वह कम अपव्यय करती है। यह इस अर्थ में असामान्य है कि कम ब्रेकडाउन वोल्टेज, जो सामान्यतः एक कमजोरी होती है, छाया में एक सुरक्षात्मक तंत्र बन जाती है। पूर्ण विद्युत तर्क, जिसमें मिसमैच करंट और बायपास डायोड सक्रियण की शर्तें शामिल हैं, यहाँ प्रस्तुत है BC सोलर सेल शेडिंग को बेहतर क्यों संभालते हैं.

यहाँ एक स्पष्टीकरण महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसे व्यापक रूप से गलत समझा जाता है: बेहतर हॉट-स्पॉट व्यवहार छाया से प्रतिरक्षा के समान नहीं है. छाया पड़ने पर हर सेल का आउटपुट घटता है। यदि किसी सबस्ट्रिंग में छाया वाला क्षेत्र पर्याप्त बड़ा हो जाए, या कई सेल पूरी तरह छाया में हों, तो बाहरी बायपास डायोड सक्रिय हो जाएगा और पूरी सबस्ट्रिंग को बायपास कर देगा — जिसमें उसके बिना छाया वाले सेल भी शामिल हैं। भारी छाया में, यह लाभ काफी हद तक गायब हो जाता है। BC आर्किटेक्चर जो लाभ देता है वह आंशिक, स्थानीयकृत छाया में बेहतर व्यवहार है, जो वास्तविक छतें वास्तव में उत्पन्न करती हैं।

चित्र 3: एक जंक्शन बॉक्स जिसे खोलकर इसके बायपास डायोड दिखाए गए हैं। ये निष्क्रिय उपकरण हैं: ये केवल तब चालन करते हैं जब उनके आर-पार सबस्ट्रिंग वोल्टेज पर्याप्त रूप से ऋणात्मक हो जाता है। ये अंतिम रक्षा पंक्ति हैं, और ये तभी सक्रिय होते हैं जब सेल-स्तरीय व्यवहार पहले ही वोल्टेज को नीचे रखने में विफल हो चुका हो।

5. हॉट-स्पॉट जोखिम सबसे अधिक कहाँ है

हॉट स्पॉट छाया का परिणाम हैं, और छाया स्थापना का परिणाम है। कुछ विन्यास आंशिक छाया को एक सामान्य स्थिति के रूप में उत्पन्न करते हैं, न कि कभी-कभार होने वाली घटना के रूप में।

यही कारण है कि वितरित उत्पादन में हॉट-स्पॉट प्रदर्शन मुख्य दक्षता आंकड़े से अधिक मायने रखता है। खुले मैदान में लगा मॉड्यूल अपने जीवन का अधिकांश समय एकसमान विकिरण में बिताता है। घरेलू छत पर लगा मॉड्यूल वर्षों तक हर दोपहर आंशिक रूप से छाया में हो सकता है।

6. व्यवहार में जोखिम कम करना

पाँच उपाय, मोटे तौर पर उस क्रम में जितना नियंत्रण आपके पास उन पर है।

• सेल आर्किटेक्चर को अनुप्रयोग के लिए चुनें, केवल दक्षता के लिए नहीं। जहाँ आंशिक छाया अपवाद के बजाय एक डिज़ाइन शर्त है, वहाँ कम हॉट-स्पॉट तापमान बनाए रखने की क्षमता अपने आप में एक विशिष्टता मद है।
• बायपास डायोड विन्यास की जाँच करें। अधिक सबस्ट्रिंग का अर्थ है कि डायोड सक्रिय होने पर छोटे बायपास किए गए खंड, लेकिन इसका अर्थ अधिक डायोड और अधिक कनेक्शन भी है। मॉड्यूल का जंक्शन बॉक्स विन्यास हॉट-स्पॉट व्यवहार का हिस्सा है, जैसा कि हमारे सोलर जंक्शन बॉक्स पेज.
• पर वर्णित है स्थिर छायाओं के आसपास लेआउट डिज़ाइन करें।
• चिमनियाँ, खंभे, पैरापेट और HVAC उपकरण पूर्वानुमेय छाया डालते हैं। प्रभावित सबस्ट्रिंग की संख्या कम करने के लिए स्ट्रिंग्स की स्थिति निर्धारित करना किसी भी मॉड्यूल अपग्रेड से सस्ता है। एरे को साफ रखें।
• पक्षी की बीट, पत्ते, बर्फ की जेबें और सॉइलिंग बैंड छोटे क्षेत्र, उच्च-परिणाम वाली छाया घटनाएँ हैं। एक सेल पर एक ही बीट ठीक वही स्थिति है जो सबसे खराब स्थानीय तापमान उत्पन्न करती है। थर्मल निरीक्षण करें। हॉट स्पॉट आँखों से दिखने से बहुत पहले अवरक्त में दिखाई देते हैं। यह विधि.

FAQ

सोलर पैनलों के लिए थर्मल इमेजिंग

में शामिल है

सोलर पैनल पर हॉट स्पॉट क्या है?

यह आंशिक छाया के कारण एक सेल में स्थानीयकृत उच्च-तापमान क्षेत्र है। छाया वाले सेल को शेष श्रेणी स्ट्रिंग द्वारा रिवर्स बायस में मजबूर किया जाता है, वह उत्पादन बंद कर देता है और इसके बजाय शक्ति अपव्यय करता है, जिससे उसका तापमान आसपास के सेलों से ऊपर बढ़ जाता है।

सोलर पैनल का हॉट स्पॉट कितना गर्म हो सकता है?

यह छाया वाले क्षेत्र, परिवेश तापमान, हवा की गति, एनकैप्सुलेशन और सेल डिज़ाइन के साथ व्यापक रूप से बदलता है। रिपोर्ट किए गए आंकड़े अच्छी तरह वितरित रिवर्स चालन वाले आर्किटेक्चर के लिए लगभग 90 °C से लेकर उन सेलों के लिए 160 °C और उससे अधिक तक हैं जहाँ रिवर्स ब्रेकडाउन स्थानीय कमजोर बिंदुओं पर केंद्रित होता है। दिशा किसी भी एक संख्या से अधिक मायने रखती है।

क्या हॉट स्पॉट मॉड्यूल को स्थायी रूप से नुकसान पहुँचाता है?

यह पहुँचा सकता है। लगातार बढ़ा हुआ तापमान एनकैप्सुलेंट की उम्र बढ़ने और बैकशीट के क्षरण को तेज करता है, सोल्डर जोड़ों को थका देता है, काँच पर तनाव डालता है और प्रभावित सेल के जंक्शन को स्थायी रूप से नुकसान पहुँचा सकता है। चूंकि क्षति जमा होती जाती है, बार-बार होने वाली छाया घटनाएँ एक बार की घटना से अधिक गंभीर होती हैं।

क्या BC मॉड्यूल छाया से प्रतिरक्षित हैं?

नहीं। छाया पड़ने पर हर सेल का आउटपुट घटता है, और भारी छाया में बाहरी बायपास डायोड सक्रिय हो जाता है और सेल आर्किटेक्चर की परवाह किए बिना पूरी सबस्ट्रिंग को बायपास कर देता है। BC आर्किटेक्चर जो सुधारता है वह आंशिक, स्थानीयकृत छाया में व्यवहार है: कम रिवर्स वोल्टेज, अधिक समान रूप से वितरित रिवर्स करंट, और इसलिए कम हॉट-स्पॉट तापमान।

बायपास डायोड कब कार्यभार संभालता है?

इन्फ्रारेड निरीक्षण व्यावहारिक तरीका है। कोई हॉट स्पॉट आसपास की कोशिकाओं के मुकाबले एक स्पष्ट गर्म क्षेत्र के रूप में दिखाई देता है, बहुत पहले कि यह कोई दृश्य क्षति उत्पन्न करे। लोड के तहत समय-समय पर थर्मल सर्वेक्षण, अप्रत्याशित श्रृंखला प्रतिरोध वृद्धि के लिए I-V वक्र पर एक नज़र के साथ, अधिकांश विकसित होने वाली समस्याओं को पकड़ लेते हैं।

हॉट-स्पॉट तापमान या मॉड्यूल दक्षता, कौन अधिक महत्वपूर्ण है?

वे विकल्प नहीं हैं, और सही उत्तर स्थापना पर निर्भर करता है। समान विकिरण वाले खुले मैदान पर, दक्षता प्रमुख होती है। छायादार घरेलू छत या सीमित बालकनी सरणी पर, कम हॉट-स्पॉट तापमान बनाए रखने वाले मॉड्यूल का जीवनकाल परिणाम आमतौर पर बेहतर होता है और वारंटी जोखिम कम होता है, बजाय उस मॉड्यूल के जिसमें केवल उच्च शिखर रेटिंग हो।

अंतिम विचार

अधिकांश वितरित प्रतिष्ठानों में छायांकन को डिज़ाइन से बाहर नहीं किया जा सकता, इसलिए व्यावहारिक प्रश्न यह नहीं है कि क्या किसी मॉड्यूल को आंशिक छायांकन का अनुभव होगा, बल्कि यह है कि जब होगा तो वह कैसे व्यवहार करेगा। हॉट-स्पॉट तापमान वह चर है जो निर्धारित करता है कि यह अनुभव आपको कुछ उत्पादन का खर्च देगा या मॉड्यूल का, क्योंकि तापमान ही एनकैप्सुलेंट को वृद्ध करता है, बैकशीट को क्षीण करता है, ग्लास पर तनाव डालता है और इंटरकनेक्ट को थका देता है। जब आप निश्चित बाधाओं वाली छत के लिए मॉड्यूल निर्दिष्ट करते हैं, तो हॉट-स्पॉट व्यवहार को डेटाशीट के फुटनोट के बजाय एक प्रदर्शन और सुरक्षा विनिर्देश के रूप में मानें। यदि आप छायादार वितरित अनुप्रयोगों के लिए निर्धारित मॉड्यूल के लिए एक लाइन की योजना बना रहे हैं, तो हमें लक्ष्य बाजार और मॉड्यूल प्रारूप बताएं और हम यह तय करेंगे कि सेल और जंक्शन बॉक्स विनिर्देश में क्या शामिल होना चाहिए।