Potential Induced Degradation (Spannungs-Induzierte Degradation) kann signifikante Verluste im PV Ertrag verursachen. Der Effekt kommt zwar nicht sehr häufig vor, kann aber bei bestimmten klimatischen Bedingungen und elektrischen Verschaltungen große Probleme verursachen. Die Messungen, die hier präsentiert werden, wurden durch Zehndorfer Engineering bei einer Fehler-Analyse im Mittleren Osten aufgenommen, wo die Temperaturen einen guten Teil des Jahres höher als 40°C sind und die Luftfeuchtigkeit mehrheitlich über 50% liegt.

Potential Induced Degradation ist ein verlustbringender Effekt auf PV Modulen, der durch Ionen-wanderung (z.B. Na+ Ionen) im Zellen-Einkapselungsmaterial verursacht wird. Diese Ionen und ihre elektrische Ladung bewirken, dass die Oberfläche der PV-Zellen invertiert wird, was die Wirkungsweise der Photo-Diode der Zelle aufhebt.

Der PID-Effekt kann mit Hilfe einer hochqualitativen Infrarot Kamera entdeckt werden. Das typische Muster zeigt heißere Zellen an den Kanten des PV Moduls, da der Modulrahmen, der Erd-potantial hat, positive Ladungen in Richtung der negativen Zellen entsenden kann.

Die folgenden Bilder zeigen ein geschädigtes PV-Modul. Es ist keine optische Veränderung zu sehen (Foto links), doch das IR-Bild zeigt deutlich, dass die Zellen nahe des Randes viel heißer sind, als die in der Mitte - der typische PID-Fehlermechanismus.

 

PV Panel Infrared Image 1 

 

Die UI-Kennlinie der betroffenen PV Module (in rot) zeigt die starke Verringerung der Spannung und des Stromes im Vergleich zu der nominalen Kurve bei einer bestimten Eintrahlung und Temperatur.

Invertierte photovoltaische Zellen funktionieren nicht mehr als Photo-Dioden, die Licht in Strom umwandeln, sondern als elektrische Widerstände. Diese Widerstände liegen in Serie oder parallel zu den verbleibenden Photo-Dioden und verursachen daher reduzierte Ströme und Spannungen.

Dieser Effekt ist typischer Weise am Ende des Modul-Strings stärker, wo das negative Potential (im Vergleich zu Erde) die Ansammlung von positiven Ionen unterstützt.

 

IV-curve

 

 

 Download: Gutachten_PID.pdf (1,2MB)

                 PID-Presentation.pdf (419kB)

 

Weitere Referenzen

Video des IR-Scans

Wikipedia über PID

NREL über PID