Apakah sel surya menua? Kenapa dan bagaimana?

14

Seperti yang saya dengar, harapan hidup sel fotovoltaik biasanya beberapa dekade, seperti itu. Ini sangat lama, berkenaan dengan biaya tinggi, ini memiliki efek (negatif) yang signifikan terhadap total biaya.

Mengapa mereka menua? Saya dapat melihat satu-satunya kemungkinan yang dapat merusak struktur atom mereka, dan ini adalah spektrum foton ultraviolet (atau bahkan röntgen lunak) energik yang sangat tinggi dari matahari (yang hanya sebagian kecil dari kekuatannya).

Dan, saya pikir, foton ini dapat dengan mudah disaring oleh lapisan plastik transparan di atas silikon.

Jadi, mengapa sel surya menua, dan apa yang terjadi di dalamnya pada tingkat atom?

photovoltaics peterh - Pasang kembali Monica
sumber
Seperti halnya material PV yang menurunkan tingkat kegagalan material laminating bisa menjadi faktor yang sangat signifikan. EVA hampir secara universal digunakan untuk silikon laminasi pada panel kaca. Radikal bebas (bukan jenis 'komo subversif') dilepaskan oleh aksi UV pada EVA. Panel modern mungkin memiliki aditif dalam gelas yang dirancang untuk mengais produk sampingan EVA. Tidak semua EVA dibuat sama (meskipun nominalnya mungkin sama). Saya telah melihat EVA diiklankan sebagai "China use only" dan seorang pembuat PV China (beberapa tahun yang lalu) mengatakan kepada saya bahwa "keunggulannya" adalah menggunakan hanya EVA yang bersumber dari Jerman.
Russell McMahon

Jawaban:

11

National Renewable Energy Lab (NREL) memperkirakan penurunan sekitar 0,4% -1% per tahun untuk panel surya. Saya tidak tahu apa tindakan kimia di sini (hasil listrik menjadi peningkatan resistansi seri sel PV), tetapi degradasi jangka panjang panel berkorelasi dengan paparan UV. Meskipun merusak bahan PV, sinar UV memang mengandung energi yang ingin kami kumpulkan, jadi Anda tidak akan bisa menyaringnya sepenuhnya tanpa mengalahkan tujuan panel.

Penyebab lain degradasi sebagian besar terkait cuaca, tetapi dalam bentuk tekanan mekanis ke sistem. Apa pun dari angin hingga salju dapat merusak panel dengan menekuk panel untuk menghasilkan retakan kecil dalam sel surya dan menyambungkan sambungan listrik. Faktor-faktor lain dalam panel PV terdegradasi termasuk korosi, atau masa pakai perangkat listrik pendukung yang diperlukan untuk mempertahankan sistem yang berfungsi (perangkat-perangkat lain ini mungkin memiliki jangka hidup lebih pendek daripada panel, dan jika harganya cukup mahal itu akan menyebabkan sistem menjadi tidak berkelanjutan. secara finansial dibandingkan dengan mengganti seluruh sistem panel).

Sumber: http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/7475/Apa-Is-the-Lifespan-of-a-Solar-Panel.aspx (Lihat tautan Read More untuk laporan NREL)

KTM
sumber
1
Perubahan suhu dapat memberikan banyak tekanan pada elektronik, yang merupakan sel surya. Jika Anda berada di daerah di mana Anda mendapatkan pembekuan keras biasa di musim dingin, potensi penumpukan es juga akan berpengaruh pada sel dan perangkat keras yang menyertainya.
Adam Miller
11

Perlu diingat bahwa persimpangan PN diciptakan sejak awal dengan menyebarkan kotoran (dopan) ke dalam silikon pada suhu tinggi (1000 - 1500 K). Efisiensi persimpangan terkait dengan seberapa tajam perubahan konsentrasi dopan di persimpangan (gradiennya).

Pada suhu yang lebih rendah, seperti array surya yang terpapar (katakanlah, 270 - 330 K), difusi jauh, jauh lebih lambat, tetapi tidak sepenuhnya berhenti. Dengan waktu yang cukup, gradien dopan menjadi kurang curam, mengurangi efektivitas persimpangan PN. Dalam jangka panjang (milenium) yang ekstrem, perangkat semikonduktor akan berhenti berfungsi karena persimpangannya hilang sama sekali.

Dave Tweed
sumber
8

Untuk sudut pandang yang berbeda, pengalaman saya dengan sel surya lebih berbasis ruang, bukan terestrial. Penggerak terbesar untuk degradasi sel surya berbasis ruang adalah radiasi partikel dan dampak puing orbital. Radiasi partikel terdegradasi dengan melemahkan persimpangan, dan puing-puing orbital terdegradasi terutama dengan meningkatkan resistansi seri internal sel. Karena tidak ada udara untuk mendinginkan sel, pemanasan bias balik juga bisa menjadi masalah serius jika array surya sebagian dibayangi oleh struktur lain.

Tristan
sumber