16.2 Gorące punkty
Gorące punkty (ang. hot-spots) to miejsca, w których nastąpiła niekontrolowana zmiana rezystancji powodująca wydzielenie się znacznej ilości ciepła Joule'a-Lenza i wzrost temperatury ogniwa w tych obszarach. Obecność gorących punktów może wynikać z obecności wad ścieżek prądowych jak na przykład obecność niedolutowań i zmiany przekroju, jak również mikrouszkodzeń ogniw. W obszarze uszkodzenia ogniwo zamiast generować energię, rozprasza ją w postaci ciepła. Problem występowania gorących punktów staje się bardzo poważny w przypadku, gdy część ogniwa jest zacieniona. W takiej sytuacji zacienione ogniwo nie produkuje energii elektrycznej, ale przepływa przez nie prąd wsteczny, wygenerowany przez niezacienione ogniwa, powodując podwyższenie temperatury [1]. W celu zapobiegania występowania gorących punktów w panelach stosowane są diody bocznikujące tzw. „by-pass”. Zadaniem diod bocznikujących jest przekierowanie wygenerowanego prądu w taki sposób, aby prąd nie płynął przez uszkodzone i zacienione ogniwo [2].
Temperatura gorącego punktu zależy od miejsca jego wystąpienia oraz od przewodności materiału, z którego wykonane jest ogniwo fotowoltaiczne [3]. Przykładowo gorący punkt w pobliżu krawędzi panelu krzemowego osiąga znacznie wyższe temperatury niż gorący punkt występujący w jego środku. Dzieje się tak, ponieważ przewodność cieplna w krzemowym ogniwie jest wyższa niż w laminacie. Z tego powodu ciepło jest rozprowadzane na większym obszarze w przypadku jeśli gorący punkt pojawi się w środkowej części panelu. Gorące punkty można wykryć za pomocą badania termowizyjnego instalacji fotowoltaicznej. Na Rys. 1 przedstawiony został obraz wykonany kamerą termowizyjną, ukazujący rozkład temperatury na powierzchni panelu fotowoltaicznego. Temperatura powierzchni prawidłowo pracującego panelu powinna być równomierna na całym jego obszarze. Na zdjęciu zaznaczony został obszar o podwyższonej temperaturze w porównaniu do pozostałych części panelu, świadczący o występowaniu gorących punktów.
Ogniwa fotowoltaiczne w obszarach hot-spotów mogą nagrzać się nawet do ponad 250°C [1]. Nagrzewanie ogniwa do wysokich temperatur, przekraczających wytrzymałość folii EVA może prowadzić do trwałego jej uszkodzenia, w wyniku, czego na powierzchni ogniwa pojawiają się ciemne przebarwienia. Występowanie 'hot-spotów' powoduje przyspieszenie starzenia się ogniwa, co może skutkować skróceniem żywotności panelu i spadku wydajności energetycznej o ponad \( 15\% \) [4], a w skrajnych przypadkach może prowadzić do pożaru instalacji.
Bibliografia
1. B. Szymański: Gorące punkty – tzw. hot spoty mogą stanowić istotny problem dla instalacji fotowoltaicznej, GLOBEnergia 2013/4, dostęp:10.06.20202. B. Szymański: Instalacje fotowoltaiczne : teoria i praktyka od pomysłu do realizacji, GlobEnergia, Kraków 2020.
3. H. J. Solheim, H. G. Fjær, E. A. Sørheim, S. E. Foss: Measurement and simulation of hot spots in solar cells, Energy Procedia 2013, Vol. 38, pp. 183-189, dostęp:10.06.2020
4. C. Olalla, M. N. Hasan, C. Deline, D. Maksimović: Mitigation of hot-spots in photovoltaic systems using distributed power electronics, Energies 2018, Vol. 11, Iss. 4, (Article Nr) 726, dostęp:11.06.2020