Ο Τέσσερις Γενιές Των Φωτοβολταϊκών Πλαισίων Και Το Φαινόμενο P.i.d. (potential Induced Degradation)

Abstract

Στην εποχή μας τα φωτοβολταϊκά πλαίσια είναι στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος καθώς η ζήτηση ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές βρίσκονται στο ζενίθ. Η μόλυνση του περιβάλλοντος και η ανάγκη για πιο οικονομικές πηγές ενέργειας συνέτειναν σε αυτό.Στο Α’ Μέρος της παρούσας εργασίας θα γίνει μια αναλυτική παρουσίαση των τεσσάρων γενιών φωτοβολταϊκών πλαισίων. Η πρώτη γενιά περιλαμβάνει φωτοβολταϊκά πανέλα από κρυσταλλικό πυρίτιο (c-Pi) και πανέλα αρσενικούχου γαλλίου (GaAs). Στην δεύτερη γενιά, γνωστή ως γενιά λεπτών υμενίων, ανήκουν τα φωτοβολταϊκά πλαίσια άμορφου πυριτίου (a-Si), τελλουριούχου καδμίου (CdTe), δισεληνιούχου ινδιούχου χαλκού (CIS) και δισεληνιούχου γαλλιούχου ινδιούχου χαλκού (CIGS). Στην τρίτη και τέταρτη γενιά η κατηγοριοποίηση των διαφόρων τύπων φωτοβολταϊκών πανέλων γίνεται πιο δυσδιάκριτη, με τους επιστήμονες να διατυπώνουν διαφορετικές απόψεις για το αν ο κάθε τύπος ανήκει στην τρίτη ή τέταρτη γενιά. Ωστόσο, εμείς θα παρουσιάσουμε τις διάφορες γενιές ξεχωριστά, παραβλέποντας την όποια ασάφεια στα όριά τους. Έτσι, η τρίτη γενιά αποτελείται από τα συγκεντρωτικά, τα χρωματο-ευαίσθητα, τα οργανικά φωτοβολταϊκά πλαίσια και τα πλαίσια που βασίζουν την δομή τους στην νανοτεχνολογία. Τέλος, φωτοβολταϊκά πλαίσια των οποίων η κατασκευή βασίζεται σε ανόργανες νανοδομές χαρακτηρίζονται ως τέταρτη γενιά. Για κάθε γενιά γίνεται παρουσίαση της δομής, των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων που τις χαρακτηρίζουν, του τρόπου κατασκευής, του αντικρύσματος στο εμπόριο και των προοπτικών τους. Παρόλο που η έρευνα έχει φτάσει στην τέταρτη γενιά φωτοβολταϊκών, ωστόσο είναι σημαντικό να αναφέρουμε ότι οι επιστήμονες συνεχίζουν να εξελίσσουν τις διάφορες γενιές προκειμένου να βελτιστοποιήσουν τις δυνατότητές τους, καθώς κάθε γενιά χαρακτηρίζεται από διαφορετικά πλεονεκτήματα. Είναι σημαντικό να αναφέρουμε ότι σε όλη την εργασία θα γίνεται κυρίως λόγος για φωτοβολταϊκές κυψέλες αφού η κυψέλη αποτελεί το βασικό δομικό στοιχείο κάθε πλαισίου. Στο B Μέρος της εργασίας θα αναλύσουμε ένα πολύ σημαντικό πρόβλημα που απασχολεί τα τελευταία χρόνια τους επιστήμονες και τους μηχανικούς που ασχολούνται με τα φωτοβολταϊκά πλαίσια. Το πρόβλημα αυτό έχει να κάνει με την μείωση της απόδοσης ισχύος λόγω υψηλού δυναμικού DC, γνωστό ως φαινόμενο P.I.D.. Στο φαινόμενο αυτό συντείνουν πολλοί παράγοντες, που αναφέρονται στην εργασία λεπτομερειακά. Οι επιστήμονες από την πλευρά τους προσπαθούν και έχουν καταφέρει να βρουν τρόπους τόσο πρόληψης του φαινομένου P.I.D. όσο και αντιμετώπισης της βλάβης που επιφέρει στα φωτοβολταϊκά πλαίσια αφού εμφανιστεί. Τέλος, στην εργασία μας θα συμπεριλάβουμε μία μελέτη φωτοβολταϊκής εγκατάστασης η οποία έχει παρουσιάσει υποτίμηση της απόδοσης ισχύος ήδη από τον δεύτερο χρόνο λειτουργίας της.