Analysis and Evaluation of Climatic Conditions Effect on Amorphous Silicon PV Module

Abstract

На продуктивність фотоелектричних (PV) модулів, встановлених на півдні Алжиру, впливають складні умови пустелі. Існує кілька факторів, які необхідно враховувати, щоб забезпечити їх роботу та якість. Було проведено декілька робіт у спробах пояснити реальну продуктивності PV-модулів a-Si при розміщенні на відкритому повітрі. Швидкість деградації може базуватися на порівнянні результатів моніторингу продуктивності на відкритому повітрі з початковими вимірюваннями в приміщенні, взятих як еталон, або на застосуванні методів LR (лінійна регресія) та CSD (класичне сезонне розкладання) з корекцією температури. PV-модулі a-Si демонструють індуковану світлом деградацію внаслідок ефекту Стаблера-Вронського і пов'язані з індукованим рекомбінацією розривом слабких зв'язків Si–Si оптично збудженими носіями після термалізації, створюючи, таким чином, дефекти, що зменшують час життя носія. Деградація електричних характеристик таких модулів дуже важлива під час первинного впливу зовнішнього світла через зміни фотопровідності та темнової провідності. У роботі була створена пілотна платформа для отримання бази даних, що стосується фактичних умов навколишнього середовища та параметрів електричних характеристик PV-модулів. Проведено оцінювання впливу кліматичних умов на поведінку модулів QS-60DGF, встановлених в URERMS Adrar (дослідницька установа на півдні Алжиру). Оцінку деградації модулів QS-60DGF проводили з різними дефектами, використовуючи електричні властивості (I-V/P-V) в повсякденних погодних умовах та візуальне обстеження. Дослідження призначене для вивчення швидкості деградації PV-модуля a-Si після більш ніж одного року перебування на відкритому повітрі в умовах пустелі.

The productivity of the PV modules installed in southern Algeria is affected by the difficult desert environmental conditions. There are several factors that must be considered in order to ensure the performance and quality of this system. Several works have been conducted in attempts to explain the real performance characterization of the a-Si PV modules when deployed outdoors. The degradation rate can be based on the comparison of the monitoring outdoor performance with the initial indoor measurements taken as references, or by applying LR (Linear Regression) and CSD (Classical Seasonal Decomposition) methods with temperature correction. The a-Si PV modules present light-induced degradation (LID) due to the StaeblerWronski effect (SWE) and are attributed to recombination-induced breaking of weak Si–Si bonds by optically excited carriers after thermalization, thus producing defects that decrease carrier lifetime. The electrical performance degradation of these modules is very important during the initial exposure to outdoor light due to changes in photoconductivity and dark conductivity. In this study, a pilot platform was created to obtain a database related to the actual environmental conditions and electrical performance parameters of the PV modules. This work assesses the impact of climatic conditions on the behavior of the QS-60DGF modules installed in the URERMS Adrar (research unit in southern Algeria). The degradation evaluation of the QS-60DGF modules was performed with various defects, using electrical properties (I-V/P-V) under daily weather conditions and visual examination (glass breaking). This study is to investigate the degradation rates of a-Si PV module after more than one year of outdoor exposure in desert conditions.