Kupując moduły fotowoltaiczne oczekujemy aby były jak najwyższej jakości.

Dotyczy to przede wszystkim parametrów elektrycznych ale nie bez znaczenia jest także trwałość produktu. Oczekujemy, że moduły przetestowano w taki sposób, że możemy mieć pewność iż instalacja będzie pracować bezawaryjnie przez wiele lat.  Jeszcze wyższe wymagania w tym obszarze mają inwestorzy budujący duże elektrownie PV. Chcą mieć oni pewność, że przez wiele lat zainstalowane przez nich moduły będą pracować bezawaryjnie i generować zyski na odpowiednio wysokim poziomie. Trwałość obecnie produkowanych typowych modułów PV jest od wielu lat na bardzo dobrym poziomie. Najlepiej świadczy o tym liniowa gwarancja mocy udzielana przez większość producentów na okres aż 25 lat. 

Rys. 1. Przykładowy wykres ilustrujący jak udzielana jest gwarancja na moc modułu. Źródło: Selfa.

Produkcja modułów PV to także dążenie do systematycznego obniżania cen. Takie działanie związane jest często z zastępowaniem sprawdzonych (często droższych) materiałów tańszymi odpowiednikami. Z tego powodu na rynku oferowane są zarówno moduły bardzo dobrej jakości, jak również znacznie gorsze moduły zaliczane do kategorii low cost. 

Coraz częściej mówi się o konieczności rozwijania nowych, bardziej rygorystycznych wymagań w certyfikowaniu modułów fotowoltaicznych. Celem jest podniesienie ich trwałości tak, aby przekraczała ona 30 lat. Certyfikacja od samego początku miała na celu:

  • potwierdzić, iż moduły są bezpieczne,
  • potwierdzić zadeklarowane przez producenta parametry elektryczne, 
  • potwierdzić długoterminową trwałość w odniesieniu do parametrów mechanicznych, jak i elektrycznych, 
  • potwierdzić, że konstrukcja i zastosowane materiały gwarantują niezmienną w czasie estetykę modułu.

Certyfikat ma także pozwolić przewidzieć potencjalnemu użytkownikowi nie tylko jak długo moduł będzie pracował, ale też ile wyprodukuje energii elektrycznej. Obecnie najczęściej podstawowa gwarancja udzielana na moduł PV przez producenta mówi, że spadek sprawności nie będzie większy niż 20% i nastąpi w ciągu 25 lat. Pojawiają się już gwarancje rozszerzone, które zapewniają 25 lat (i więcej) prawidłowego działania sprzętu. Ten kierunek związany jest ściśle z problemem powstawania defektów w modułach fotowoltaicznych podczas ich pracy. Wykres tak zwanej „krzywej wannowej” (rys. 2) dobrze odzwierciedla to zagadnienie i jest często stosowany w inżynierii defektów produktów i urządzeń [1]. Badania w obszarze fotowoltaiki potwierdzają, że może być stosowany także przy ocenie ilości defektów pojawiających się w modułach PV [1]. 

Obraz zawierający stół

Opis wygenerowany automatycznieRys. 2. Krzywa „wannowa” pokazująca prędkość pojawiania się defektów w modułach PV [1,2]

Jak widać na wykresie tylko wady losowe modułów PV pozostają na niezmienionym poziomie podczas ich eksploatacji. Zarówno wady „wieku dziecięcego”, jak i te wynikające ze zużycia, mają zmienną intensywność. Zaostrzenie kryteriów badań modułów PV ma się przyczynić do minimalizacji tych pierwszych i wydłużenia czasu życia modułu. 

Podstawową normą stosowaną przy badaniach i certyfikacji modułów PV jest IEC 61215 (a także IEC 61646). Zakłada ona między innymi: inspekcję wizualną, test odporności na promieniowanie UV, test wytrzymałości w wysokiej temperaturze przy wysokiej wilgotności, test odporności na gwałtowne wymrażanie, test odporności na obciążenia mechaniczne, test odporności na cykliczne zmiany temperatury oraz test odporności na gradobicie. Pomimo tak dużego i wymagającego zakresu badań okazuje się, że mogą być one niewystarczające jeśli chcemy aby moduły PV pracowały bezawaryjnie przez minimum 25 lat. Powodów takiego stanu rzeczy jest kilka [3]: 

  1. spełnienie IEC 61215 może nie gwarantować trwałości w odpowiednio długim okresie eksploatacji
  2. audyty procesu produkcyjnego bywają niespójne i niekonsekwentne
  3. gwarancje często są mało użyteczne i niejednoznaczne 

Okazuje się że moduły PV, które pozytywnie przeszły testy zgodnie z normą IEC 61215 mogą ulec uszkodzeniom przed upływem 25 lat. Główne przyczyny to:  

  1. defekty konstrukcyjne (zarówno projektowe, jak i wykonawcze)
  2. słabe punkty procesu produkcyjnego (niedostateczna kontrola w trakcie)
  3. defekty związane z bezpieczeństwem użytkowania
  4. błędy związane z instalacją modułów

Dlatego ten obszar badań jest tak ważny i przyszłościowy dla całej fotowoltaiki. Już dzisiaj pojawiają się propozycje nowych rodzajów pomiarów oraz rozszerzenia już istniejących w tym [3]: 

  1. Program „Qualification Plus” – NREL
  2. Thresher Test - TŰV-SŰD
  3. Sekwencja testowa VDE
  4. Protokół testowy CalLab ISE-FhG
  5. Protokół testowy CEA / Gsolar /PV- magazine
  6. Rozszerzony protokół testowy firmy Suniva
  7. Sekwencja testowa DuPont MAST test
  8. DNV GL’s PV Module Product Qualification Program
  9. Sekwencja testowa PVDT - ISE-FhG
  10. PV+Test - ISE-FhG + Solarpraxis AG
  11. Atlas 25+

Zmienia się także podejście do sposobu prowadzenia pomiarów parametrów modułów. Do tej pory rozwijane i udoskonalane były symulatory światła słonecznego. Biorąc pod uwagę widmo i moc najczęściej stosowano xenonowe lampy błyskowe. Obecnie są one wypierane prze symulatory oparte na diodach LED. Jednak nowym – a dokładnie na nowo rozwijanym - kierunkiem badań w obszarze diagnostyki parametrów elektrycznych modułów jest coraz większe zainteresowanie pomiarami w warunkach rzeczywistych czyli takimi, gdzie źródłem światła jest naturalne światło słoneczne. 

  1. Nse S Udoh,  (2018), A reliability analysis of 8hp-pml gold engine coupled locally fabricated cassava grinding machine, International Journal of Statistics and Applied Mathematics 3(6): 28-35
  2. Fedorova, Anna & Jelle, Bjørn & Andenæs, Erlend & Imenes, Anne Gerd & Aunrønning, Ole & Schlemminger, Christian & Geving, Stig. (2017). Large-Scale Laboratory Investigation of Building Integrated Photovoltaics - A Review of Methods and Opportunities.
  3. T. Żdanowicz, Trwałość >30 lat nowe, rygorystyczne kierunki w certyfikowaniu jakości modułów fotowoltaicznych, Krajowa Konferencja Nauki i Przemysłu „Fotowoltaika 2020”, Rytro 12-15.04.2018