Diagnostika degradace fotovoltaických článků a modulů

Abstract

Pro diagnostiku fotovoltaických článků a modulů bylo vyvinuto mnoho metod založených na různých principech. Některé z metod je možné aplikovat pouze na technologii využívající krystalický křemík, jiné svou univerzálností umožňují diagnostikovat i fotovoltaické články a moduly založené na bázi tenkých vrstev. Práce rozebírá problematiku nedestruktivní diagnostiky fotovoltaických článků a modulů. Ačkoliv současné výrobní postupy a technologie jsou na velmi vysoké úrovni, další rozvoj v oblasti fotovoltaiky se nyní jeví limitovaný i v důsledku neschopnosti nalezení možných budoucích defektů již v průběhu výroby. Předmětem výzkumu je tedy nedestruktivní studium poruch článků a modulů, jejich vliv na provoz, životnost a spolehlivost modulů. Za tímto účelem byly použity hlavně již známé metody, ale také metody, které se primárně používaly na diagnostiku jiných součástek, než jsou fotovoltaické moduly, ale jejich použití i pro fotovoltaiku se ukázalo jako velice vhodné. Na základě získaných poznatků a pochopení probíhajících procesů mohou být nalezena doporučení pro výrobce (např. metody mezioperační kontroly), zejména pak pro diagnostiku degradačních procesů ve fotovoltaických modulech, pracujících v reálných podmínkách. Cílem této práce je vytvořit ucelený soubor diagnostických metod, podmínek nutných pro jejich správnou aplikaci a také seznam vad, které jimi lze odhalit a jak je rozpoznat. Značná pozornost byla věnována problematice potenciálem indukované degradace (PID), nalezení optimální metody indikace tohoto degradačního procesu a studiu jak průběhu procesu degradace, tak možností procesu regenerace. Výsledky práce mají široké možnosti praktické aplikace.

Many methods based on various principles have been developed for the diagnosis of photovoltaic cells and modules. Some of the methods can be applied only to technology using crystalline silicon, others, due to their versatility, allow the diagnosis of photovoltaic cells and modules based on thin films as well. The thesis discusses the issue of non-destructive diagnostics of photovoltaic cells and modules. Although current production processes and technologies are at a very high level, further development in the field of photovoltaics now seems limited due to the inability to find possible future defects already during production. The subject of research is therefore a non-destructive study of cell and module failures, their effect on the operation, service life and reliability of modules. For this purpose, mainly known methods, but also methods that were primarily used for diagnostics of components other than photovoltaic modules, but their use for photovoltaics proved to be very suitable were used. Based on the acquired knowledge and understanding of ongoing processes, recommendations can be found for manufacturers (eg methods of inter-operational control), especially for the diagnosis of degradation processes in photovoltaic modules operating in real conditions. The aim of this work is to create a comprehensive set of diagnostic methods, conditions necessary for their correct application and also a list of defects that can be detected by them and how to recognize them. Considerable attention was paid to the issue of potential-induced degradation (PID), finding the optimal method for indicating this degradation process and studying both the course of the degradation process and the possibilities of the regeneration process. The results of the work have a wide range of practical applications.