Micro-Crack Do Tấm Pin Bị Võng: Rủi Ro Tiềm Ẩn Đằng Sau Những Module Vẫn Đang Phát Điện Bình Thường

Trong nhiều hệ thống điện mặt trời áp mái hiện nay, đặc biệt là các dự án sử dụng module công suất lớn từ 550W đến 700W, hiện tượng võng nhẹ ở phần giữa tấm pin đang trở nên khá phổ biến.

Phần lớn chủ đầu tư thường chỉ quan tâm đến những dấu hiệu dễ nhận biết như:

Nứt kính.
Cháy module.
Giảm sản lượng điện.

Tuy nhiên, có một dạng hư hỏng nguy hiểm hơn nhiều vì gần như không thể quan sát bằng mắt thường, đó là micro-crack – các vết nứt vi mô xuất hiện bên trong tế bào quang điện.

Điều đáng chú ý là nhiều trường hợp micro-crack bắt nguồn từ ứng suất cơ học kéo dài do hiện tượng võng module.

Micro-crack là gì?

Micro-crack là những vết nứt cực nhỏ xuất hiện trên tế bào silicon bên trong tấm pin năng lượng mặt trời.

Các vết nứt này thường có kích thước rất nhỏ, không thể nhìn thấy từ bên ngoài bằng mắt thường.

Micro-crack có thể xuất hiện trong nhiều giai đoạn:

Quá trình sản xuất.
Vận chuyển.
Thi công lắp đặt.
Vận hành lâu dài dưới tác động của môi trường.

Trong đó, ứng suất cơ học kéo dài từ hiện tượng võng module là một nguyên nhân ngày càng được quan tâm khi kích thước tấm pin liên tục tăng lên.

Vì sao tấm pin bị võng có thể gây micro-crack?

Module hoạt động như một dầm chịu lực

Về mặt cơ học, một tấm pin năng lượng mặt trời có thể được xem như một dầm chịu tải.

Khi được đỡ tại các vị trí rail hoặc điểm kẹp, phần giữa module sẽ chịu:

Trọng lượng bản thân.
Tải trọng gió.
Tải trọng rung động.
Biến đổi nhiệt độ.

Nếu khoảng cách giữa các điểm đỡ lớn hoặc module quá dài, độ võng sẽ xuất hiện.

Cell silicon rất cứng nhưng giòn

Một đặc điểm quan trọng của silicon là:

Độ cứng cao.
Khả năng chịu nén tốt.
Độ dẻo gần như bằng không.

Điều này khiến tế bào quang điện rất nhạy cảm với ứng suất uốn.

Khi module bị võng liên tục trong thời gian dài:

Một số vùng cell chịu kéo.
Một số vùng cell chịu nén.

Sự thay đổi ứng suất lặp đi lặp lại có thể tạo ra các vết nứt siêu nhỏ trong cấu trúc silicon.

Hiện tượng mỏi vật liệu

Micro-crack không nhất thiết xuất hiện ngay sau khi lắp đặt.

Nhiều trường hợp phát sinh sau:

1 năm vận hành.
3 năm vận hành.
5 năm vận hành.

Nguyên nhân là do hiệu ứng mỏi vật liệu dưới tác động liên tục của:

Gió.
Rung động.
Giãn nở nhiệt.
Trọng lượng bản thân module.

Vì sao micro-crack nguy hiểm?

Điều đáng lo ngại nhất là micro-crack thường không gây hỏng hóc ngay lập tức.

Module vẫn có thể:

Phát điện.
Hoạt động bình thường.
Không có dấu hiệu bên ngoài.

Tuy nhiên bên trong tế bào quang điện đã bắt đầu xuất hiện sự suy giảm.

Suy giảm công suất theo thời gian

Các vết nứt có thể làm:

Giảm diện tích hoạt động của cell.
Tăng điện trở nội bộ.
Giảm khả năng thu gom dòng điện.

Ban đầu mức suy giảm có thể rất nhỏ nhưng sẽ tăng dần theo thời gian.

Tạo vùng hoạt động không đồng đều

Một số khu vực trên cell vẫn hoạt động bình thường.

Trong khi đó các vùng bị nứt sẽ:

Giảm hiệu suất.
Mất khả năng dẫn điện.
Gây mất cân bằng dòng điện.

Hình thành hotspot

Đây là hậu quả nghiêm trọng nhất.

Khi một vùng cell bị hạn chế dòng điện:

Nhiệt độ cục bộ tăng lên.
Xuất hiện điểm nóng.
Gia tăng tốc độ lão hóa vật liệu.

Trong các trường hợp nghiêm trọng, hotspot có thể làm giảm đáng kể tuổi thọ module.

Những hệ thống nào có nguy cơ cao?

Module công suất lớn

Các tấm pin:

550W.
600W.
700W.

có chiều dài lớn hơn đáng kể so với các thế hệ trước.

Chiều dài tăng đồng nghĩa với nguy cơ võng tăng.

Khoảng cách rail quá lớn

Đây là nguyên nhân rất phổ biến.

Khi khoảng cách giữa các rail vượt quá khuyến nghị:

Độ võng tăng lên.
Ứng suất trên cell tăng.
Nguy cơ micro-crack cao hơn.

Khu vực nhiều gió

Các khu vực:

Ven biển.
Cao nguyên.
Nhà xưởng mái cao.

thường xuất hiện rung động liên tục.

Đây là điều kiện thuận lợi cho quá trình hình thành micro-crack trong dài hạn.

Làm sao phát hiện micro-crack?

Không thể phát hiện bằng mắt thường

Trong hầu hết trường hợp:

Kính vẫn nguyên vẹn.
Khung vẫn bình thường.
Module vẫn phát điện.

Do đó việc quan sát bên ngoài gần như không có giá trị.

Chụp EL (Electroluminescence)

Đây là phương pháp chính xác nhất.

Hình ảnh EL cho phép:

Quan sát cấu trúc cell.
Xác định vị trí nứt.
Đánh giá mức độ lan rộng của micro-crack.

Đo đặc tuyến I-V

Thông qua đường cong I-V có thể đánh giá:

Mức suy giảm công suất.
Tình trạng hoạt động của module.
Hiệu quả phát điện thực tế.

Camera nhiệt

Hotspot do micro-crack thường được phát hiện bằng ảnh nhiệt.

Đây là phương pháp được nhiều đơn vị O&M sử dụng trong công tác bảo trì định kỳ.

Làm thế nào để hạn chế micro-crack do võng module?

Thiết kế khoảng cách rail hợp lý

Đây là biện pháp quan trọng nhất.

Rail được bố trí đúng kỹ thuật sẽ:

Giảm độ võng.
Giảm ứng suất cơ học.
Tăng tuổi thọ module.

Bổ sung rail giữa cho module lớn

Đối với các tấm pin trên 600W:

Rail giữa.
Thanh support center.
Điểm đỡ bổ sung.

đều có thể giúp giảm đáng kể biến dạng cơ học.

Thi công đúng vị trí clamp

Mỗi nhà sản xuất đều quy định vùng kẹp tối ưu.

Việc kẹp sai vị trí có thể làm tăng ứng suất trên cell ngay từ ngày đầu vận hành.

Kiểm tra định kỳ bằng ảnh nhiệt

Đây là giải pháp hiệu quả để phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường trước khi sản lượng điện suy giảm rõ rệt.

Kết luận

Micro-crack là một trong những dạng hư hỏng nguy hiểm nhất của tấm pin năng lượng mặt trời vì rất khó phát hiện bằng mắt thường nhưng có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống.

Trong nhiều trường hợp, hiện tượng võng module không làm giảm sản lượng điện ngay lập tức. Tuy nhiên, nếu độ võng kéo dài và tạo ra ứng suất cơ học liên tục, nguy cơ hình thành micro-crack sẽ tăng lên đáng kể.

Đối với các hệ thống sử dụng module công suất lớn hiện nay, việc tối ưu khoảng cách rail, bổ sung điểm đỡ hợp lý và kiểm tra định kỳ bằng công nghệ ảnh nhiệt hoặc EL là giải pháp hiệu quả nhất để hạn chế rủi ro này trong suốt vòng đời dự án.

admin

all author posts

Shopping cart

Menu