แผงโซลาร์เซลล์สำหรับที่อยู่อาศัยมีอายุการใช้งานนานแค่ไหน?

แผงโซลาร์เซลล์สำหรับที่อยู่อาศัยมักขายโดยกู้ยืมหรือเช่าระยะยาว โดยเจ้าของบ้านทำสัญญา 20 ปีขึ้นไป แต่แผงโซลาร์เซลล์มีอายุการใช้งานนานแค่ไหน และมีความทนทานเพียงใด

อายุการใช้งานของแผงขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น สภาพอากาศ ประเภทของโมดูล และระบบชั้นวางที่ใช้ เป็นต้น แม้ว่าแผงจะไม่มีวัน "สิ้นสุด" ที่แน่นอน แต่การสูญเสียผลผลิตตามระยะเวลามักบังคับให้ต้องเลิกใช้อุปกรณ์

เมื่อต้องตัดสินใจว่าจะคงแผงโซลาร์เซลล์ของคุณไว้ใช้งานอีก 20-30 ปีข้างหน้าหรือจะมองหารุ่นอัปเกรดในเวลานั้น การตรวจสอบระดับเอาต์พุตถือเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการตัดสินใจอย่างรอบรู้

ความเสื่อมโทรม

การสูญเสียผลผลิตตามกาลเวลาที่เรียกว่า การเสื่อมสภาพ โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 0.5% ต่อปี ตามข้อมูลของห้องปฏิบัติการพลังงานหมุนเวียนแห่งชาติ (NREL)

โดยทั่วไปแล้วผู้ผลิตจะพิจารณาจาก 25 ถึง 30 ปีเมื่อเกิดการเสื่อมสภาพในระดับที่เพียงพอ ซึ่งถึงเวลาที่ต้องเปลี่ยนแผงใหม่แล้ว NREL กล่าวว่ามาตรฐานของอุตสาหกรรมสำหรับการรับประกันการผลิตคือ 25 ปีสำหรับโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์

หากพิจารณาจากอัตราเสื่อมสภาพประจำปีมาตรฐานที่ 0.5% แผงโซลาร์เซลล์ที่มีอายุ 20 ปีสามารถผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 90% ของศักยภาพเดิม

คุณภาพของแผงโซลาร์เซลล์อาจส่งผลต่ออัตราการเสื่อมสภาพได้ NREL รายงานว่าผู้ผลิตแผงโซลาร์เซลล์ระดับพรีเมียม เช่น Panasonic และ LG มีอัตราการเสื่อมสภาพประมาณ 0.3% ต่อปี ในขณะที่บางแบรนด์มีอัตราการเสื่อมสภาพสูงถึง 0.80% หลังจากผ่านไป 25 ปี แผงโซลาร์เซลล์ระดับพรีเมียมเหล่านี้ยังคงผลิตไฟฟ้าได้ 93% ของผลผลิตเดิม และแผงโซลาร์เซลล์ที่มีการเสื่อมสภาพสูงสามารถผลิตไฟฟ้าได้ 82.5%

(อ่าน: "นักวิจัยประเมินความเสื่อมสภาพในระบบ PV ที่มีอายุมากกว่า 15 ปี-

การเสื่อมสภาพในปริมาณมากเกิดจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการเสื่อมสภาพที่เกิดจากศักย์ไฟฟ้า (PID) ซึ่งเป็นปัญหาที่แผงโซลาร์เซลล์บางแผงแต่ไม่ใช่ทั้งหมด PID เกิดขึ้นเมื่อศักย์ไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์และกระแสไฟรั่วขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของไอออนภายในโมดูลระหว่างวัสดุเซมิคอนดักเตอร์และองค์ประกอบอื่นๆ ของโมดูล เช่น กระจก ขาตั้ง หรือกรอบ ส่งผลให้ความสามารถในการส่งออกพลังงานของโมดูลลดลงอย่างมากในบางกรณี

ผู้ผลิตบางรายสร้างแผงโดยใช้วัสดุที่ทนทานต่อ PID ในส่วนของกระจก การหุ้ม และแผงกั้นการแพร่กระจาย

แผงโซลาร์เซลล์ทุกแผงจะประสบปัญหาที่เรียกว่า light-induced degradation (LID) ซึ่งแผงโซลาร์เซลล์จะสูญเสียประสิทธิภาพภายในไม่กี่ชั่วโมงแรกหลังจากถูกแสงแดด โดยค่า LID ของแผงโซลาร์เซลล์แต่ละแผงจะแตกต่างกันไปตามคุณภาพของเวเฟอร์ซิลิคอนผลึก แต่โดยปกติแล้วมักจะทำให้ประสิทธิภาพลดลง 1-3% เพียงครั้งเดียว ตามที่ห้องปฏิบัติการทดสอบ PVEL หรือ PV Evolution Labs ระบุ

การผุกร่อน

การสัมผัสกับสภาพอากาศเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้แผงเสื่อมสภาพ ความร้อนเป็นปัจจัยสำคัญทั้งต่อประสิทธิภาพการทำงานของแผงแบบเรียลไทม์และการเสื่อมสภาพตามกาลเวลา ความร้อนจากสภาพแวดล้อมส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพและประสิทธิผลของส่วนประกอบไฟฟ้าตามข้อมูลของ NREL.

โดยการตรวจสอบแผ่นข้อมูลของผู้ผลิต จะสามารถหาค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของแผงได้ ซึ่งจะแสดงความสามารถของแผงในการทำงานในอุณหภูมิที่สูงขึ้น

ค่าสัมประสิทธิ์จะอธิบายว่าประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์สูญเสียไปเท่าใดเมื่อเพิ่มอุณหภูมิขึ้นทุกๆ 1 องศาเซลเซียสเหนืออุณหภูมิมาตรฐาน 25 องศาเซลเซียส ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ -0.353% หมายความว่าทุกๆ 1 องศาเซลเซียสเหนือ 25 องศาเซลเซียส จะสูญเสียความสามารถในการผลิตทั้งหมดไป 0.353%

การแลกเปลี่ยนความร้อนทำให้แผงเสื่อมสภาพโดยผ่านกระบวนการที่เรียกว่าวัฏจักรความร้อน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น วัสดุจะขยายตัว และเมื่ออุณหภูมิลดลง วัสดุจะหดตัว การเคลื่อนไหวนี้ทำให้เกิดรอยแตกร้าวเล็กๆ บนแผงอย่างช้าๆ เมื่อเวลาผ่านไป ทำให้ผลผลิตลดลง

ในงานประจำปีการศึกษาบัตรคะแนนโมดูลPVEL วิเคราะห์โครงการพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดำเนินการอยู่ 36 โครงการในอินเดีย และพบผลกระทบที่สำคัญจากการสลายตัวเนื่องจากความร้อน การสลายตัวเฉลี่ยต่อปีของโครงการอยู่ที่ 1.47% แต่แผงโซลาร์เซลล์ที่ตั้งอยู่ในพื้นที่ภูเขาที่หนาวเย็นกลับเสื่อมสภาพเกือบครึ่งหนึ่งของอัตราดังกล่าวที่ 0.7%

การติดตั้งที่เหมาะสมสามารถช่วยจัดการกับปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความร้อนได้ ควรติดตั้งแผงให้สูงกว่าหลังคาไม่กี่นิ้ว เพื่อให้อากาศถ่ายเทได้ผ่านด้านล่างและทำให้อุปกรณ์เย็นลง วัสดุสีอ่อนสามารถใช้ในการสร้างแผงเพื่อจำกัดการดูดซับความร้อน และส่วนประกอบต่างๆ เช่น อินเวอร์เตอร์และตัวรวมความร้อน ซึ่งมีประสิทธิภาพที่ไวต่อความร้อนเป็นพิเศษ ควรติดตั้งในบริเวณที่มีร่มเงาแนะนำ CED Greentech.

ลมเป็นอีกสภาพอากาศหนึ่งที่อาจส่งผลเสียต่อแผงโซลาร์เซลล์ได้ ลมแรงอาจทำให้แผงโซลาร์เซลล์โค้งงอ ซึ่งเรียกว่าการรับน้ำหนักเชิงกลแบบไดนามิก นอกจากนี้ยังทำให้เกิดรอยแตกร้าวขนาดเล็กบนแผงโซลาร์เซลล์ ส่งผลให้กำลังผลิตลดลง โซลูชันชั้นวางบางประเภทได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับพื้นที่ที่มีลมแรง โดยจะช่วยปกป้องแผงโซลาร์เซลล์จากแรงยกที่รุนแรงและจำกัดการเกิดรอยแตกร้าวขนาดเล็ก โดยทั่วไป เอกสารข้อมูลของผู้ผลิตจะมีข้อมูลเกี่ยวกับแรงลมสูงสุดที่แผงโซลาร์เซลล์สามารถทนได้

หิมะก็เช่นเดียวกัน ซึ่งสามารถปกคลุมแผงโซลาร์เซลล์ได้ในช่วงที่มีพายุฝนฟ้าคะนองหนัก ทำให้ผลิตไฟฟ้าได้น้อยลง หิมะยังทำให้เกิดภาระทางกลพลวัตซึ่งทำให้แผงโซลาร์เซลล์เสื่อมสภาพได้ โดยปกติแล้ว หิมะจะไหลออกจากแผงโซลาร์เซลล์เนื่องจากแผงโซลาร์เซลล์มีความลื่นและร้อน แต่ในบางกรณี เจ้าของบ้านอาจตัดสินใจปัดหิมะออกจากแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งต้องทำอย่างระมัดระวัง เนื่องจากการขูดขีดพื้นผิวกระจกของแผงโซลาร์เซลล์อาจส่งผลเสียต่อผลิตไฟฟ้าได้

(อ่าน: "เคล็ดลับในการรักษาระบบโซลาร์เซลล์บนหลังคาของคุณให้ทำงานได้อย่างต่อเนื่องในระยะยาว-

การเสื่อมสภาพถือเป็นส่วนหนึ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของอายุการใช้งานแผงโซลาร์เซลล์ การติดตั้งอย่างถูกต้อง การกำจัดหิมะอย่างระมัดระวัง และการทำความสะอาดแผงอย่างระมัดระวังจะช่วยให้แผงโซลาร์เซลล์มีผลผลิตมากขึ้น แต่ท้ายที่สุดแล้ว แผงโซลาร์เซลล์เป็นเทคโนโลยีที่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว จึงแทบไม่ต้องบำรุงรักษาเลย

มาตรฐาน

เพื่อให้แน่ใจว่าแผงโซลาร์เซลล์จะมีอายุการใช้งานยาวนานและทำงานได้ตามแผน แผงโซลาร์เซลล์จะต้องผ่านการทดสอบมาตรฐานเพื่อรับการรับรอง แผงโซลาร์เซลล์ต้องผ่านการทดสอบของคณะกรรมการอิเล็กโทรเทคนิคระหว่างประเทศ (IEC) ซึ่งใช้กับแผงโซลาร์เซลล์ทั้งแบบโมโนและโพลีคริสตัลไลน์

EnergySage กล่าวว่าแผงโซลาร์เซลล์ที่ผ่านมาตรฐาน IEC 61215 จะได้รับการทดสอบคุณสมบัติทางไฟฟ้า เช่น กระแสไฟรั่วจากความชื้น และความต้านทานของฉนวนไฟฟ้า นอกจากนี้ แผงโซลาร์เซลล์ยังผ่านการทดสอบการรับน้ำหนักเชิงกลสำหรับลมและหิมะ รวมถึงการทดสอบสภาพอากาศเพื่อตรวจสอบจุดอ่อนของจุดร้อน การสัมผัสกับรังสี UV ความชื้น-น้ำแข็ง ความร้อนชื้น ผลกระทบจากลูกเห็บ และการสัมผัสกลางแจ้งอื่นๆ

IEC 61215 ยังกำหนดค่าประสิทธิภาพของแผงควบคุมภายใต้เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐาน เช่น ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด และเอาต์พุตพลังงานสูงสุด

นอกจากนี้ ยังมักพบตราสัญลักษณ์ของ Underwriters Laboratories (UL) บนแผ่นข้อมูลจำเพาะของแผงด้วย โดย UL จะระบุมาตรฐานและการทดสอบต่างๆ ไว้ด้วย UL ดำเนินการทดสอบตามสภาพอากาศและอายุการใช้งาน รวมถึงการทดสอบด้านความปลอดภัยทั้งหมด

ความล้มเหลว

แผงโซล่าเซลล์เกิดการเสียหายในอัตราที่ต่ำ NRELได้ทำการศึกษาวิจัยจากระบบมากกว่า 50,000 ระบบที่ติดตั้งในสหรัฐอเมริกาและ 4,500 ระบบทั่วโลกระหว่างปีพ.ศ. 2543 ถึง พ.ศ. 2558 การศึกษาพบว่าอัตราความล้มเหลวเฉลี่ยอยู่ที่แผงละ 5 แผงจากทั้งหมด 10,000 แผงต่อปี

ความล้มเหลวของแผงควบคุมได้รับการปรับปรุงอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเวลาผ่านไป โดยพบว่าระบบที่ติดตั้งระหว่างปีพ.ศ. 2523 ถึง พ.ศ. 2543 มีอัตราความล้มเหลวเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของกลุ่มหลังพ.ศ. 2543

(อ่าน: "แบรนด์แผงโซล่าเซลล์ชั้นนำในด้านประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และคุณภาพ-

การหยุดทำงานของระบบมักไม่เกี่ยวข้องกับแผงโซลาร์เซลล์ที่เสียหาย จากการศึกษาวิจัยของ kWh Analytics พบว่า 80% ของเวลาหยุดทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดเกิดจากอินเวอร์เตอร์ที่เสียหาย ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่แปลงกระแสไฟฟ้า DC ของแผงโซลาร์เซลล์ให้เป็นกระแสไฟฟ้า AC ที่ใช้งานได้ นิตยสาร pv จะวิเคราะห์ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ในตอนต่อไปของซีรีส์นี้