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PID fotovoltaico: degrado indotto dal potenziale

Il PID fotovoltaico è un fenomeno di degrado del potenziale dei moduli fotovoltaici causato dalla differenza di tensione. Scopri le cause e come prevenirlo

Il PID fotovoltaico (potential induced degradation) è un fenomeno elettrico che produce una perdita di potenza nei moduli fotovoltaici. Questo fenomeno si manifesta nel corso di diversi mesi o addirittura anni: infatti viene spesso trascurato all’inizio della vita dell’impianto, mentre diventa più gravoso nelle fasi successive di funzionamento, soprattutto perché non è sempre facile risalire alle cause.

Gli effetti del PID possono essere reversibili e irreversibili. Questi effetti di degrado delle prestazioni del modulo e del sistema possono determinare significativi cambiamenti del business plan dell’impianto. In particolare sono stati riscontrati casi di PID che hanno portato ad una diminuzione della potenza erogata pari al 70% in meno di un anno.

Risulta, quindi, indispensabile monitorare costantemente l’impianto fotovoltaico al fine di individuare i primi segnali di degrado delle performance presenti nel sistema. A tal proposito, per ottenere analisi economiche circa la redditività effettiva dell’impianto, puoi utilizzare il software fotovoltaico.

Analizziamo nel dettaglio cosa causa il PID fotovoltaico, i suoi effetti e le strategie per identificarlo e prevenirlo.

efficienza impianto fotovoltaico – software Solarius- PV

Cos’è il PID fotovoltaico

Il PID sta per potential induced degradation e, tradotto, significa degrado indotto dal potenziale. Consiste nel degrado dell’effetto fotovoltaico e quindi nel depotenziamento delle celle fotovoltaiche.

Il degrado indotto dal potenziale è dovuto ad un’elevata differenza di potenziale tra il materiale semiconduttore (cella) e altre parti del modulo (vetro, supporto o telaio in alluminio). Questa differenza di potenziale crea una perdita di corrente che porta alla migrazione di ioni negativi e positivi.

Gli ioni negativi fuoriescono tramite il telaio in alluminio, mentre gli ioni positivi (ioni di sodio) migrano sulla superficie della cella. Questi inquinano la cella riducendo il suo effetto fotovoltaico, causando perdite di potenza.

Questo fenomeno colpisce sia i moduli con celle cristalline sia quelli a film sottile ed è fortemente dipendente dalla costruzione e dai materiali utilizzati nel pannello, questo anche a causa della temperatura e dell’elevata umidità, essenziali per uno sviluppo più rapido del difetto. Dipende anche dal tempo e può iniziare a verificarsi già nei primi mesi di vita di un pannello.

Il PID porta principalmente a due tipi di degrado:

  • reversibile (polarizzazione): caratterizzato dalla presenza di correnti di dispersione attraverso il materiale di incapsulamento, telaio e vetro frontale. Risulta particolarmente evidente nei moduli al fondo delle stringhe (vicino la polo negativo). La perdita di potenza in questi moduli può anche arrivare al 70% in pochi anni;
  • irreversibile (elettrocorrosione dello strato TCO): caratterizzato dall’interazione tra la cornice e l’umidità. La corrente dispersa generata dal PID causa una reazione elettrochimica tra gli elementi precedentemente citati generando un fenomeno di corrosione. Logicamente risulta un problema, perché andando a diminuire le capacità conduttrici si va a ridurre l’efficienza del modulo. Per evitare questo problema o si cambiano i materiali della cornice o si utilizza un inverter con separazione galvanica.

Quali sono le cause dell’effetto PID

Le cause che portano all’effetto PID fotovoltaico includono diversi fattori, come:

  • qualità della cella: la qualità delle celle fotovoltaiche può influenzare l’insorgenza dell’effetto PID, poiché celle di bassa qualità possono essere più suscettibili al deterioramento;
  • tipologia del modulo: la scelta dell’incapsulante e del vetro ha un forte impatto sulla facilità (o meno) di spostamento degli ioni nel modulo;
  • proprietà dielettriche del vetro: le proprietà dielettriche del vetro utilizzato nei moduli fotovoltaici possono contribuire all’insorgenza dell’effetto PID, in quanto influenzano la resistività dell’incapsulante e le correnti di dispersione;
  • potenziale a cui il modulo è sottoposto: il potenziale a cui il modulo fotovoltaico è sottoposto può essere un fattore determinante nell’insorgenza dell’effetto PID, poiché la tensione negativa tra le celle del modulo e la cornice collegata a terra può causare il deterioramento delle prestazioni;
  • fattori ambientali: elevati valori di umidità e temperatura possono favorire l’insorgenza dell’effetto PID, poiché possono influenzare la resistività dell’incapsulante e aumentare le correnti di dispersione.

Metodi di rilevamento dell’effetto PID

I metodi per individuare l’effetto PID sono principalmente due:

  • rilievo delle curve I-V dei moduli fotovoltaici;
  • analisi in elettroluminescenza (EL) dei moduli fotovoltaici di cui si sospetta depotenziamento da PID.

Analisi in elettroluminescenza

L’analisi con elettroluminescenza outdoor per il rilevamento del PID fotovoltaico consiste nel visualizzare un’intera stringa di moduli fotovoltaici contemporaneamente utilizzando una termocamera ad infrarossi. Questo metodo  di osservare i diversi livelli di emissione delle celle solari e di individuare eventuali anomalie o problemi, come ad esempio la presenza dell’effetto PID.

In pratica, l’elettroluminescenza è una tecnica che consente di analizzare la luminosità emessa dai moduli fotovoltaici quando sono sottoposti a una tensione elettrica, permettendo di identificare zone danneggiate o affette da PID.

Rilievo delle curve I-V dei moduli fotovoltaici

Il rilevamento delle Curve I-V dei moduli fotovoltaici consiste nella misura della caratteristica I-V dei moduli, ovvero la relazione tra la corrente elettrica e la tensione generata dai moduli. Questa analisi permette di identificare eventuali anomalie o problemi, come appunto la presenza dell’effetto PID.

La misura della curva I-V aiuta a determinare il rendimento e l’isolamento dei moduli, fornendo informazioni dettagliate sulla salute e sulle prestazioni dei pannelli solari. In questo modo, gli esperti possono individuare perdite energetiche e diagnosticare problemi legati all’effetto PID, permettendo interventi tempestivi per mantenere le prestazioni ottimali degli impianti solari

Come prevenire l’effetto PID fotovoltaico

Per prevenire l’effetto PID Fotovoltaico, è importante prendere alcune misure preventive:

  • utilizzo di materiali di alta qualità: utilizzare materiali di alta qualità per la produzione dei moduli fotovoltaici, come ad esempio celle solari con proprietà dielettriche ottimali, può aiutare a ridurre la probabilità di insorgenza dell’effetto PID;
  • progettazione attenta del sistema: progettare attentamente l’impianto fotovoltaico, tenendo conto delle condizioni ambientali e delle esigenze specifiche del sito, può aiutare a ridurre la probabilità di insorgenza dell’effetto;
  • monitoraggio costante delle prestazioni: monitorare costantemente le prestazioni dell’impianto fotovoltaico può aiutare a identificare eventuali problemi legati all’effetto PID e intervenire tempestivamente;
  • utilizzo di inverter specifici: utilizzare inverter specifici che sono progettati per mitigare l’effetto PID, può aiutare a prevenire questo problema;
  • pulizia dei pannelli: pulire regolarmente i pannelli solari può aiutare a ridurre la probabilità di insorgenza dell’effetto PID;
  • verifica delle connessioni elettriche: verificare regolarmente le connessioni elettriche dell’impianto fotovoltaico può aiutare a identificare eventuali problemi legati all’effetto PID e intervenire tempestivamente.

 

 

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Pubblicato da Redazione Tecnica

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