Pin mặt trời có tuổi không? Lý do tại sao và làm thế nào?

Như tôi đã nghe, tuổi thọ của các tế bào quang điện thường là vài thập kỷ, như vậy. Điều này là rất dài, liên quan đến chi phí cao của họ, nó có ảnh hưởng đáng kể (tiêu cực) trên tổng chi phí.

Tại sao họ già? Tôi có thể thấy khả năng duy nhất có thể làm hỏng cấu trúc nguyên tử của chúng, và đây là phổ photon cực tím năng lượng rất cao (hoặc thậm chí là röntgen) của mặt trời (chỉ là một phần nhỏ của năng lượng của nó).

Và, tôi nghĩ rằng, những photon này có thể dễ dàng được lọc ra bởi một lớp nhựa trong suốt trên silicon.

Vì vậy, tại sao các tế bào năng lượng mặt trời già đi, và những gì xảy ra trong chúng ở cấp độ nguyên tử?

Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) ước tính mức độ suy giảm 0,4% -1% mỗi năm cho các tấm pin mặt trời. Tôi không biết hành động hóa học ở đây là gì (kết quả điện là sự tăng sức đề kháng hàng loạt của các tế bào PV), nhưng sự xuống cấp lâu dài của các tấm có liên quan đến phơi nhiễm UV. Mặc dù làm hỏng vật liệu PV, các tia UV có chứa năng lượng mà chúng tôi muốn thu thập, vì vậy bạn sẽ không thể lọc nó hoàn toàn mà không làm mất mục đích của bảng điều khiển.

Các nguyên nhân khác dẫn đến sự xuống cấp chủ yếu liên quan đến thời tiết, nhưng ở dạng ứng suất cơ học đối với hệ thống. Bất cứ điều gì từ gió đến tuyết có thể làm hỏng các tấm bằng cách uốn cong các tấm để tạo ra các vết nứt nhỏ trong pin mặt trời và các kết nối điện nhúng. Các yếu tố khác trong bảng điều khiển PV bị suy giảm bao gồm ăn mòn hoặc tuổi thọ của các thiết bị điện hỗ trợ cần thiết để duy trì hệ thống hoạt động (các thiết bị khác này có thể có tuổi thọ ngắn hơn bảng điều khiển và nếu chúng đủ đắt thì hệ thống sẽ không bền vững. về mặt tài chính so với việc thay thế toàn bộ hệ thống bảng điều khiển).

Nguồn: http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/7475/What-Is-the-Lifespan-of-a-Solar-Panel.aspx (Xem liên kết Đọc thêm cho báo cáo NREL)

Hãy nhớ rằng các mối nối PN được tạo ra ngay từ đầu bằng cách khuếch tán các tạp chất (chất dẫn xuất) vào silicon ở nhiệt độ cao (1000 - 1500 K). Hiệu quả của mối nối có liên quan đến mức độ thay đổi nồng độ chất dopant tại điểm nối (độ dốc của nó).

Ở nhiệt độ thấp hơn, chẳng hạn như nhiệt độ mà một mảng mặt trời tiếp xúc (giả sử 270 - 330 K), sự khuếch tán rất nhiều, chậm hơn nhiều, nhưng nó không hoàn toàn dừng lại. Cho đủ thời gian, độ dốc Dopant trở nên ít dốc hơn, làm giảm hiệu quả của đường giao nhau PN. Trong thời gian dài (thiên niên kỷ), các thiết bị bán dẫn sẽ ngừng hoạt động khi các mối nối của chúng biến mất hoàn toàn.

Đối với một góc độ khác, kinh nghiệm của tôi với pin mặt trời là dựa trên không gian, chứ không phải trên mặt đất. Các động lực lớn nhất cho sự xuống cấp của pin mặt trời dựa trên không gian là bức xạ hạt và các mảnh vụn quỹ đạo. Các bức xạ hạt suy giảm bằng cách làm mòn các điểm nối, và các mảnh vỡ quỹ đạo xuống cấp chủ yếu bằng cách tăng sức đề kháng chuỗi bên trong của các tế bào. Do không có không khí để làm mát các tế bào, sưởi ấm thiên vị ngược cũng có thể là một vấn đề nghiêm trọng nếu một mảng mặt trời bị che khuất một phần bởi cấu trúc khác.