گرمای بیش از حد موضعی سلول خورشیدی (هات اسپات) زمانی اتفاق می‌افتد که بسیاری از سلول‌های خورشیدی به صورت سری به هم متصل می‌شوند و در اینجا یک سلول به خاطر دلایلی مثل تفاوت های ناشی از تولید سلول در کارخانه، افت کیفیت، سایه افتادن و درجه حرارت بالاتر جریان کمتری داشته باشد. عواقب Hot Spot می تواند منجر به آتش سوزی جدی شود یا در بیشتر موارد منجر به افزایش دمای پراکنده و کهنگی سریع متریال شود. علاوه بر این، پدیده Hot Spot می تواند منجر به اتصال کوتاه بین جلو و پشت سلول شود و تبدیل به یک گرمای متمرکز بسیار بزرگ شود. این نوع هات اسپات می تواند باعث ذوب شدن صفحه پشتی و آتش سوزی شود. با لیمو سولار انرژی در ادامه همراه باشید تا پدیده هات اسپات (Hot Spot) در پنل های خورشیدی را بیشتر بررسی کنیم.
پدیده (هات اسپات) Hotspot چیست؟
در پنل های سری جریان پنل ها یکسان است. زمانیکه یک سلول از یک پنل سایه دار شود جریان آن سلول کم می شود و جریان کل مدار به جریان سلول سایه دار محدود می شود. جریان تولید شده توسط سلول های سالم زیاد است و سلول های سری با سلول معیوب به‌صورت بایاس مستقیم عمل می نمایند. از آنجایی که ولتاژ بین دو سر مدار در مدار باز صفر است، سلول آسیب دیده معکوس می شود. بایاس معکوس شدن یک سلول به این معنی است که که انرژی مصرفی آن به حرارت تبدیل می گردد و منجر به ایجاد پدیده‌ی داغ شدن موضعی می‌شود که باعث ذوب شدن لحیم‌کاری و اتصالات سلول، ایجاد میکرو ترک ها بر روی شیشه و سلول خورشیدی می‌شود و در بدترین باعث آتش سوزی می شود.
ترکیب پنل های خورشیدی به صورت سری و قرار دادن رشته های پنل خورشیدی به صورت موازی می تواند باعث ایجاد مشکلاتی در آرایه شود که باعث به هم خوردن مقدار جریان حاصل از جمع رشته‌ها در یک قسمت از آرایه از جریان دیگر قسمت ها در آرایه می گردد. بنابراین، حتی اگر سلول سایه نداشته باشد و ویژگی های همه سلول ها یکسان باشد، بازهم احتمال بروز عدم تطابق و وقوع پدیده هات اسپات در آرایه‌های خورشیدی محتمل است. تنها راه تشخیص هات اسپات در پنل های خورشیدی نیروگاه ها استفاده از دوربین‌های حرارتی است.
پدیده hot spot در آرایه‌های خورشیدی
در نیروگاه های فتوولتائیک، آرایه های خورشیدی از اتصال تعداد زیادی سلول خورشیدی به صورت سری موازی تشکیل می شوند. اتصال سلول ها به صورت سری و موازی می تواند باعث ایجاد مشکل در آرایه ها شود. یکی از مشکلات ظاهر شدن وضعیت مدار باز در یکی از رشته ها است. در این حالت جریان تولید شده از مجموع سیم های این بلوک از جریان سایر بلوک های آرایه کمتر است. این مشکل از نظر الکتریکی مربوط به عدم تطابق بین سلول های سری است. بنابراین حتی اگر مشخصات تمامی سلول ها یکسان باشد و هیچ سایه ای روی هیچ بخشی از سلول ها نباشد، باز هم احتمال عدم تطابق و پدیده ی داغ شدن موضعی در آرایه‌ها وجود دارد.
دلایل اصلی هات اسپات
دلایل زیادی برای ایجاد هات اسپات وجود دارد و می تواند داخلی یا خارجی باشد. دلایل داخلی را میتوان به 2 قسمت طبقه بندی کرد:
- عدم تطابق جریان سلول زمانی رخ می دهد که سلول های سری جریان های متفاوتی تولید می کنند.
- آسیب سلولی می تواند در طول فرآیند تولید رخ دهد زیرا سلول سیلیکونی در حین لمینیت، بازرسی و جابجایی تحت فشار قرار می گیرد.
از دلایل خارجی برای ایجاد هات اسپات هم میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- سایه زمستانی
- شرایط پشت بام
- خاکی/کثیف شدن
- و…
پدیده هات اسپات در سلول‌های خورشیدی را چگونه کنترل کنیم؟
ساده ترین راه برای کنترل این پدیده اضافه کردن یک دیود بای پس به صورت موازی و با پلاریته مخالف به سلول خورشیدی است. به طور معمول، سلول بایاس رو به جلو است، بنابراین دیود بای پس بایاس معکوس است و جریانی از آن عبور نمی کند. اگر سلول به دلیل عدم تطابق جریان اتصال کوتاه بایاس معکوس شود، دیود بای پس بایاس شده و جریان را هدایت می کند. در نتیجه افت ولتاژ بین دو سر سلول معیوب تنها برابر با ولتاژ دیود است که از تلفات زیاد برق و گرمایش موضعی جلوگیری می کند. آنها معمولا از یک دیود بای پس برای 10-15 سلول استفاده می کنند. همه تولید کنندگان از دیودهای بای پس استفاده نمی کنند. در این حالت باید اطمینان حاصل شود که پانل برای مدت طولانی اتصال کوتاه نداشته باشد و همچنین از سایه ساختمان ها، درختان یا سایر پانل ها بر روی آن جلوگیری کنید.
سخن پایانی
- هات اسپات ها در یک نیروگاه خورشیدی بسیار ناخوشایند هستند و معمولاً تلفات انرژی و هزینه بالاتری از هزینه (LCOE) را برای سرمایه‌گذار به همراه دارند.
- برخی از هات اسپات ها قابل تعمیر هستند، اما در بیشتر موارد آسیب های جبران ناپذیری به پنل وارد می کنند.
- وجود هات اسپات بر کیفیت ماژول ها تأثیر منفی می گذارد و در نهایت می تواند آنها را به حدی از بین ببرد که نه تنها استحکام پانل را کاهش می دهد بلکه مهمتر از همه ایمنی پنل را به خطر می اندازد.
- پایدارترین دما را انتخاب کنید. در نتیجه وضعیت های هات اسپات خفیف ناشی از سایه و یا کثیفی جزئی نباید موجب آسیب فوری به پنل گردند.
نظرات کاربران