Dlaczego moc baterii słonecznych spada po kilku(nastu) latach?

Każdy, kto interesował się poważniej bateriami słonecznymi (fotowoltaiką) chyba wie, że z upływem czasu spada moc paneli fowotoltaicznych. Poważni producenci najczęściej deklarują, że nie spadnie ona poniżej 90% mocy początkowej przez 10 lat i poniżej 80% po 20 latach.

Ale dlaczego w ogóle ta moc spada i czy możemy coś zrobić, żeby ten efekt powstrzymać albo spowolnić?

Dobre podsumowanie dotychczasowej wiedzy na ten temat znajdziemy w tym opracowaniu w serwisie StackExchange.com, linkującym do tego artykułu i tej pracy naukowej. Okazuje się, że przyczyn spadku wydajności ogniw fotowoltaicznych i paneli fotowoltaicznych jest kilka. Niestety, sprowadzają się one do tego, że baterie słoneczne psują się, bo są wystawione na słońce (co jest przecież ich jedynym celem istnienia).

Po pierwsze, wydajność baterii słonecznych spada ze względu na temperaturę. Dokładniej, przez jej cykliczne zmiany (choć wysoka temperatura sama z siebie powoduje obniżenie wydajności paneli — gdyby były chłodzone, działałyby lepiej, co stanowi pole do rozwoju hybrydowych baterii słonecznych, jednocześnie grzejących wodę lub powietrze). Wskutek zmian temperatury i działania promieni ultrafioletowych mikrouszkodzeniom ulega obudowa panelu, co z kolei przyczynia się do wnikania do środka zanieczyszczeń mogących zwiększać oporność ogniw fotowoltaicznych. Wysokie temperatury oraz promieniowanie UV sprzyja uszkodzeniom powłoki antyrefleksyjnej, której zadaniem jest zwiększenie absorpcji promieniowania słonecznego przez ogniwo PV.

Po drugie, wraz z upływem czasu zmienia się rezystancja równoległa ogniw fotowoltaicznych. Wielkość ta jest bezpośrednio związana z upływem prądu z ogniw, a jej wielkość spada wskutek dyfuzji jonów metali do wewnątrz struktury ogniwa fotowoltaicznego. Gdy rezystancja spada, straty energii rosną.

Po trzecie, uszkodzeniom ulegają także inne elementy paneli fotowoltaicznych — przewody, diody, złącza. Tam pojawia się korozja, albo także uszkodzenia mechaniczne będące efektem cyklicznych zmian temperatury, albo trudnych warunków pogodowych (np. silnego wiatru, który miota wiszącymi luźno kablami).

Niestety, nie ma dziś skutecznych metod na spowalnianie degradacji ogniw PV. Jedynym perspektywicznym rozwiązaniem wydaje się ich chłodzenie tak, by temperatura ogniw zmieniała się w ciągu dnia w możliwie niedużym zakresie i była jak najniższa. To pozwala osiągnąć 3 korzyści naraz:

  1. spowalnia degradację ogniw, ale też powstawanie uszkodzeń obudowy,
  2. umożliwia wytwarzanie także ciepła,
  3. zwiększa chwilową wydajność paneli, która spada wraz ze wzrostem temperatury.

Komentarzy do wpisu “Dlaczego moc baterii słonecznych spada po kilku(nastu) latach?”: 7.

  1. Pan Krzysztof says:

    „Po drugie, wraz z upływem czasu zmienia się rezystancja równoległa ogniw fotowoltaicznych”
    Chyba raczej zmienia się rezystancja szeregowa ogniw połączonych równolegle.

    „Gdy rezystancja spada, straty energii rosną.”
    Nie powinno być przypadkiem „Gdy rezystancja rośnie, straty energii rosną”?
    Po to się stosuje grube przewody do przesyłu dużych prądów, żeby rezystancja była jak najniższa.

  2. @Pan Krzysztof: być może coś namieszałem przy tłumaczeniu anglojęzycznych pojęć. Źródła mówią o „shunt resistance”, co udało mi się odnaleźć w polskich źródłach jako „rezystancja równoległa”. O ile dobrze rozumiem to pojęcie, chodzi o upływ prądu z ogniwa fotowoltaicznego do masy. Gdy ona spada, więcej prądu upływa z ogniwa i przez to jego wydajność jest mniejsza.

    Jeśli jestem w błędzie, będę wdzięczny za sprostowanie.

  3. SandraB says:

    Mój tata, który mieszka na wsi, myśli o tym, by wyposażyć się w małe ogniwa. Podpowiem mu, by zwrócił uwagę na ich konstrukcję, producenta oraz by poczytał ewentualne opinie, które wskażą mu właściwą drogę, którą będzie mógł się kierować podczas wyboru odpowiednich ogniw.

  4. Ryszard says:

    weź szmatę i umyj co jakiś czas. Częściej na wiosnę niż zimą.
    Będą pracować dłużej

  5. Marta says:

    Myślę, że istotne jest też dbanie o te panele. Tak jak powiedział kolega wyżej, należy je czyścić. Wiele słońca ten panel nie przechwyci, jeżeli będzie brudny.

  6. ryszard says:

    również to że pyłki są toksyczne i ich długotrwały kontakt z powierzchnią panela powoduje trwałe uszkodzenia,

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *