آیا پنل خورشیدی خراب میشود؟ پاسخ کوتاه این است: بله، اما به ندرت. پنلهای خورشیدی درصورت دارا بودن کیفیت ساخت مطلوب و برند معتبر طوری طراحی شدهاند که در برابر شرایط سخت آب و هوایی مقاوم باشند، با این حال امکان دارد که خرابی پنلهای خورشیدی به دلیل عوامل طبیعی، خطا در نصب پنل خورشیدی یا ضعف در نگهداری از پنل خورشیدی رخ دهد.
لذا شناخت علت خرابی پنل خورشیدی و راههای پیشگیری از آن، افزایش عمر پنل خورشیدی و بهرهوری سیستم شما را به ارمغان میآورد. در ادامه این مطلب از ان سولار، با جزئیات علمی و کاربردی بررسی میکنیم که چه مواردی تحت عنوان علت خرابی پنل خورشیدی شناخته میشوند و چطور میتوان از این مشکلات جلوگیری به عمل آورد.
فهرست مطالب
علت خراب شدن پنل خورشیدی چیست؟
در حالت کلی پنل خورشیدی به سرعت خراب نمیشود، اما درصورت عدم کیفیت ساخت مناسب به مرور دچار افت عملکرد و گاهی نقصهای مکانیکی یا الکتریکی میشود که اگر شناسایی و رفع نشوند، به خسارت جدی و کاهش طول عمر پنل منجر خواهند شد. مطالعات آزمایشگاهی و دادههای میدانی نشان میدهد که بیشتر پنلهای سیلیکونی مدرن اغلب کمتر از 1 درصد در سال افت بازده دارند، ولی برخی خرابیهای مشخص (مثل شکستگی شیشه، جداشدن لایهها، یا خرابی جعبه اتصال) تولید برق را به طرز چشمگیری کاهش میدهد.
در عمل، وقتی به خرابی پنل خورشیدی میاندیشیم، باید به دو نکته مهم توجه کنیم:
- افت تدریجی عملکرد که طبیعی و قابل پیشبینی است.
- خرابی ناگهانی یا معیوب شدن بخشهایی که معمولا ناشی از عوامل محیطی، طراحی نامناسب، خطا در نصب یا ضعف در نگهداری هستند.
بیشتر بخوانید: آیا پنل خورشیدی سرطان زاست؟
بررسی خرابی پنلهای خورشیدی در یک نگاه
عوامل اصلی خرابی پنلهای خورشیدی
بررسیها نشان میدهند که علل شایع خرابی شامل شکستگی شیشه، میکروترکها در سلول، جدا شدن لایهها (delamination)، خرابی جعبه اتصال (junction box) و پدیدههایی مثل تخریب القایی پتانسیل (Potential-Induced Degradation (PID)) هستند. در ادامه این بررسی لازم است که عواملی را با تمرکز بر علت و مکانیزم خرابی پنلهای خورشیدی بررسی کنیم؛ طوری که برای خریداران، نصابها و سرویسکاران واضح و قابل اجرا باشد.
عیوب ساخت، «اصطلاحا مرگ نوزادی» (Manufacturing defects / infant mortality)
برخی خرابیها در سالهای اول بهرهبرداری رخ میدهند و ریشه در تولید، بسته بندی یا حمل و نقل دارند: ذرات خارجی بین شیشه و لایه کپسوله کننده، لحیم کاری ضعیف، یا اتصالات ناپایدار. این موارد باعث افت سریع توان یا جداشدن لایهها میشوند. اغلب تشخیص با تست I–V دقیق، تصویربرداری حرارتی (thermography) و بازرسی بصری در سالهای اول امکانپذیر است. برای کاهش ریسک هنگام خرید پنل خورشیدی از برندها و تامینکنندگان معتبر با گارانتی معتبر استفاده کنید و پس از نصب، تست عملکرد اولیه انجام دهید.
تخریب لایه بسته بندی؛ زردی یا قهوهای شدن EVA و لایهلایه شدن (Encapsulant degradation & delamination)
مواد کپسوله کننده (اتیلن وینیل استات (EVA)) و صفحات پشتی تحت تابش UV، رطوبت و حرارت تدریجی تغییر شیمیایی میدهند؛ این باعث زردشدگی، از دست دادن چسبندگی و در نهایت لایهلایه شدن میشود که مسیر نفوذ رطوبت و خوردگی را باز میکند. در اقلیمهای مرطوب یا در جاهایی که دمای روز و شب زیاد نوسان دارد (مانند برخی مناطق ایران)، این اتفاق شایعتر است. شواهد شامل تغییر رنگ پشت و رو و حباب یا جای جداشدگی زیر شیشه است. البته با انتخاب ماژولهایی با مواد بستهبندی با کیفیت، تهویه و نصب صحیح و بازرسی سالانه، امکان پیشگیری وجود دارد.
بیشتر بخوانید: بزرگترین تولید کننده پنل خورشیدی
ترکهای ریز سلولی و خستگی حرارتی (Microcracks & thermal cycling)
تنشهای مکانیکی (خم شدن قاب در نصب نامناسب، باد قوی)، حمل و نقل نامناسب یا چرخههای مکرر دما موجب ایجاد ریزترکها در سلولهای سیلیکونی میشوند. ابتدا این ترکها بیاثر به نظر میرسند، اما با گذر زمان و چرخههای دما رشد کرده و باعث داغ شدن و افت موضعی میشوند. ضمن اینکه در ایران، تغییرات دمای روز و شب در برخی مناطق خشک باعث تسریع این پدیده میشود. تشخیص با الکتروفلوئنس و تصویربرداری الکتریکی و حرارتی ممکن است و پیشگیری شامل نصب صحیح، جلوگیری از فشار موضعی روی پنل و انتخاب فریم و ریل مناسب است.
پدیدههای الکتریکی: PID و LID (Potential-Induced Degradation & Light-Induced Degradation)
دو پدیده مهم الکتریکی عبارتاند از: LID که در ماههای اول فعالیت رخ میدهد و مربوط به تغییرات شیمیایی در سلول به خاطر تابش اولیه است و PID که ناشی از اختلاف پتانسیل بین ماژول و زمین و شرایط رطوبتی است و باعث افت قابلتوجه توان می شود. مخصوصا PID در سیستمهای با ولتاژ بالا و نصب نامناسب زمینگذاری دیده میشود. تشخیص با اندازهگیری افت ولتاژ و جریان در شرایط مشخص و آزمایشهای خاص انجام میشود؛ راهکارها شامل انتخاب ماژولهای با مقاومت PID بهتر، اجرای زمینگذاری درست و استفاده از مبدلها و روشهای کنترل ولتاژ است.
خرابی جعبه اتصال، دیودها و اتصالات (Junction box / bypass diodes / connectors)
جعبه اتصال و دیودهای بایپس نقاط آسیبپذیر هستند؛ نفوذ آب، اتصال ضعیف یا سست شدن و خوردگی، قطع جریان یا ایجاد مقاومت بالا را به همراه دارد. این نوع خرابی اغلب قابل تشخیص با بازرسی بصری (رطوبت یا سوختگی)، اندازهگیری مقاومت و تست عملکرد رشتهای است. برای جلوگیری استفاده از جعبههای ضدآب استاندارد، نصب صحیح کابلها و بستها و بررسی سالانه اتصالات در برنامه نگهداری از پنل خورشیدی توصیه میشود.
فرسایش و آسیب مکانیکی (Hail, wind, snow load, human damage)
شکستن شیشه یا خمشدن فریم ناشی از تگرگ بزرگ، برف سنگین، وزش شدید باد یا ضربه فیزیکی (مثلا حین تعمیرات پشت بام) رخ میدهد. در ایران، مناطقی که تگرگ یا باد شدید دارند باید از شیشههای ضخیمتر و قاب مستحکمتر استفاده کنند و روشهای نصب محافظ (اسپیسر، حفاظ) را در نظر بگیرند. تشخیص واضح است (شیشه شکسته، ترک فریم) و راهکار جایگزینی یا تعمیر ساختاری است.
آلودگی، سایه و اثرات داغ شدن (Soiling & shading)
گرد و غبار، فضولات پرندگان، برگ و سایه افتادگی موضعی، جریان برخی سلولها را مسدود میکنند و باعث ایجاد داغی (hot-spot) و در نتیجه سوختگی موضعی یا کاهش راندمان میشوند. در ایران (به خصوص شهرها و مناطق خشک و صنعتی) آلودگی و گرد و غبار یکی از دلایل شایع افت بازده است. از جمله راهکارهای عملی میتوان به تعیین برنامه شستشوی منظم، نصب با زاویه و فاصلهای اشاره کرد که تاثیر سایه را کاهش میدهند؛ البته استفاده از مانیتورینگ برای شناسایی نقاط مشکلدار نیز پیشنهاد خوبی محسوب میشود.
بیشتر بخوانید: بهترین مکان برای نصب پنل خورشیدی
علائم و نشانههای خرابی پنل خورشیدی
وقتی میپرسیم چطور بفهمم که آیا پنل خورشیدی خراب میشود؟ اگر بله، با چه نشانههایی؟، در واقع باید به علائمی توجه کنیم که نشاندهنده کاهش عملکرد، آسیب مکانیکی یا نقص الکتریکی هستند. برخی از این نشانهها جزئی هستند و در نگاه اول دیده نمیشوند، اما اگر به موقع شناسایی شوند، امکان تعمیر یا پیشگیری وجود دارد.
افت غیرعادی تولید برق نسبت به تولید پیشبینی شده
اگر دادههای تولید برق سامانه خورشیدیتان ثبت کرده باشید (روزانه، ماهانه یا سالانه) و ببینید که میزان تولید به شدت کمتر از مقدار مورد انتظار است، این یک علامت هشدار جدی است. البته باید توجه داشت که تغییرات فصلی و ابری بودن هوا اثر دارند، پس مهم است که مقایسه با دورههای مشابه سال قبل و با شرایط اقلیمی منطقه صورت گیرد.
برای مثال، اگر سیستم شما در تابستان گذشته مثلا 10 درصد بیشتر تولید داشته و امسال با همان تابش مشابه 20 درصد کاهش تولید دارد، خرابی یا عیب وجود خواهد داشت. این تشخیص با بررسی لاگها و مانیتورینگ سیستم انجام میشود.
نقاط داغ (Hot-spot) و داغ شدن موضعی
وقتی یکی از سلولهای پنل خورشیدی به هر دلیلی (مثل سایه افتادن، وجود گرد و غبار یا ایجاد ترک) جریان کمتری تولید کند، در مداری که سلولها به صورت سری به هم وصل شدهاند، همان جریان کم از تمام سلولها عبور میکند. در این حالت، سلول ضعیفتر مانند یک مقاومت عمل کرده و به جای تولید برق، انرژی را به صورت گرما از دست میدهد. این افزایش دما در آن ناحیه باعث ایجاد پدیدهای به نام نقطه داغ (Hot-spot) میشود.
نشانههای بصری هم شامل بخشهای قهوهای یا سوخته در پنل خواهند بود. با دوربین حرارتی (ترموگرافی) میتوان مناطقی را که بیش از حد داغ شدهاند شناسایی کرد. دقت داشته باشید که اگر تداوم داشته باشد، به شیشه یا ساختار پنل آسیب خواهد رساند.
بیشتر بخوانید: آیا پنل خورشیدی در هوای ابری کار میکند؟
تغییر رنگ، لکه یا خطوط حلزونی (Snail Trails)
گاهی پنلها در سطح شیشه یا درون لایههای داخلی لکههای تیره یا خطوطی شبیه به مسیر حلزون نشان میدهند که به عنوان نشان مرطوبی، نشت الکترولیت یا نفوذ رطوبت شناخته میشوند. در مقالهای که اخیرا منتشر شده، آمده است که این snail trails علامت نفوذ رطوبت به ساختار پنل هستند.
البته احتمال دارد که در پشت پنل یا در لبهها رنگ لایههای داخلی تغییر کند. این وضعیت اغلب به صورت تدریجی اتفاق میافتد و اگر بررسی بصری دورهای نداشته باشید، دیر متوجه آن میشوید.
سوختگی یا نشانههای لکه سیاه/قهوهای در سلولها
در مواردی که اتصالات لحیمی یا فلزات عبوری (busbars) دچار مشکل شوند یا جریان برگشتی رخ دهد، نشانههایی از سوختگی یا لک سیاه در سلولها دیده خواهد شد (معمولا زیر شیشه). این وضعیت در اثر جریان زیاد، اتصال ضعیف یا عیوب الکتریکی به وجود میآید.
در ضمن تشخیص با بازرسی بصری در شرایط مناسب یا استفاده از روشهای تصویربرداری الکترولومینسانس یا ترمولومینسانس امکانپذیر است.
قطع یا افت ناگهانی در بخشی از ماژول یا آرایه
در برخی مواقع، یک رشته یا چند پنل در آرایه به کل خاموش میشوند یا تولید ناگهانیشان به شدت کاهش پیدا می کند. همچین وضعیتی ناشی از خرابی جعبه اتصال (junction box)، دیودهای بایپس معیوب، یا اتصال شل در سیمها خواهد بود. اگر مثلا در یک ردیف از آرایه ولتاژ یا جریان صفر یا بسیار پایین ثبت شود، در حالی که بقیه ردیفها بدون مشکل هستند، این علامت نقطه خرابی را به تصویر میکشد.
نویز الکتریکی، خطاهای مانیتور یا هشدارها
در سامانههایی که از مانیتورینگ آنلاین برخوردارند، این امکان وجود دارد که خطاهای ثبت شده یا هشدارهایی ظاهر شوند، مانند خطای اتصال کوتاه، جریان معکوس، یا افت ولتاژ غیرعادی. توجه داشته باشید که این هشدارها باید جدی گرفته شوند و به عنوان نشانهای برای بازدید و بررسی عمومی سیستم مورد استفاده قرار گیرند.
بیشتر بخوانید: بزرگترین نیروگاه خورشیدی جهان
پیشگیری از خرابی پنل خورشیدی
پیشگیری یعنی انجام اقداماتی به موقع که باعث میشود پنل خورشیدی خراب نشود یا خرابی آن به حداقل برسد.
طراحی و انتخاب دقیق سیستم
- انتخاب پنل مناسب اقلیم منطقه: در مناطقی با تابش شدید خورشید یا دمای بالا، ماژولهایی با مقاومت بالا به دما و بهرهبرداری در دمای بالا انتخاب کنید.
- انتخاب قاب و شیشه مقاومتر: استفاده از شیشه ضخیمتر یا با استانداردهای مقاومتی (مثلا ضدتگرگ یا شیشه نشکن) ریسک شکستگی را کاهش میدهد.
- طراحی سایهگیری و جهت دهی بهینه: تجزیه و تحلیل سایهها در ساعات مختلف روز انجام شود تا افتادن سایه روی پنلها کاهش یابد.
- فاصله مناسب: رعایت فاصله مناسب بین ردیفها برای تهویه و کاهش دما.
نظافت و پاکسازی منظم
آلودگی ناشی از گرد و غبار، دود، فضولات پرندگان یا برگها، منجر به کاهش تولید شده و پدیده hot-spot را تشدید میکند. طبق توصیه برخی منابع، حداقل پاکسازی دو بار در سال توصیه میشود، اما در مناطق خشک و پرگرد و غبار به پاکسازی بیشتری نیاز است.
نکات مهم برای پاکسازی:
- صبح زود یا عصر (وقتی پنل گرم نیست) عملیات انجام شود تا تنش حرارتی ایجاد نشود.
- از آب ولرم بدون املاح استفاده شود و از مواد شوینده قوی خودداری شود چون بر روی سطح شیشه رسوب میگذارند.
- اگر سطح دسترسی امن نیست، بهتر است افراد متخصص این کار را انجام دهند.
بازرسی دورهای و مانیتورینگ
- بازدید بصری سالانه برای تشخیص ترک، تغییر رنگ، جدا شدن لایهها یا نشتی رطوبت.
- اندازهگیری جریان و ولتاژ هر رشته و مقایسه با دادههای پایه.
- استفاده از دوربین حرارتی یا تصویربرداری (ترموگرافی) برای شناسایی نقاط داغ نهفته.
- ثبت و بررسی هشدارها و لاگهای مانیتورینگ سیستم.
حفاظت الکتریکی و زمینگذاری صحیح
- اطمینان از زمینگذاری مناسب سیستم تا پدیدههایی مانند PID کنترل شود.
- استفاده از محافظهای ولتاژ، کلیدهای قطع و دیودهای مناسب برای محافظت در برابر صاعقه یا نوسان ولتاژ.
- رعایت استانداردهای کابلکشی (ضخامت مناسب، اتصالات مطمئن، محافظت در برابر خوردگی).
تعمیر و جایگزینی به موقع قطعات معیوب
- اگر هر نشانهای از خرابی مثل دیود معیوب، جعبه اتصال آسیب دیده یا شیشه ترک خورده دیده شود، به موقع اقدام به تعمیر یا تعویض شود.
- استفاده از قطعات یدکی دارای گارانتی و سازگار با ماژول اصلی.
- نگه داشتن سوابق تعمیرات برای پیگیری عملکرد سیستم در آینده.
آموزش و استانداردسازی عملکرد نصاب و پیمانکار
- اطمینان از اینکه نصاب یا پیمانکار، با استانداردهای ملی و بینالمللی آشنا باشد.
- نظارت بر عملیات نصب (مثلا عدم فشار موضعی بر سطح پنلها، رعایت دستورالعمل کارخانه، تست پس از نصب).
- فراهم کردن دستورالعمل نگهداری و چک لیست برای کاربران نهایی و تیم سرویسدهنده.
بیشتر بخوانید: معرفی جدید ترین پنل خورشیدی
سخن پایانی
با تمام این اوصاف، در پاسخ به این پرسش که آیا پنل خورشیدی خراب میشود؟ باید گفت بله، اما بیشتر خرابیها قابل پیشگیری هستند. اگر نصب پنل خورشیدی به درستی انجام شود و کیفیت پنلها مناسب باشد، شرایط محیطی مناسب باشد و نگهداری از پنل خورشیدی به صورت منظم انجام گیرد، این تجهیزات تا بیش از 25 سال بدون افت چشمگیر بازدهی کار میکنند.
آگاهی از علت خرابی پنل خورشیدی، توجه به جهت پنل خورشیدی و انتخاب صحیح هنگام خرید پنل خورشیدی، سه عامل اصلی برای افزایش عمر پنل خورشیدی و بهرهوری بالای آن هستند. در نهایت، پیشگیری و مراقبت همیشگی کلید ماندگاری سیستم خورشیدی شماست.
سوالات متداول
مهمترین علت خرابی پنل خورشیدی چیست؟
رایجترین علت، نفوذ رطوبت و آسیب به سلولهای داخلی است که اغلب به دلیل نصب نادرست یا کیفیت پایین اتصالات رخ میدهد.
آیا میتوان خرابی پنلهای خورشیدی را تعمیر کرد؟
در برخی موارد بله. اگر آسیب سطحی باشد (مثل شکستگی قاب یا سیمکشی)، قابل تعمیر است؛ اما در صورت آسیب به سلولها یا لایه محافظ، احتمالا باید پنل تعویض شود.
برای جلوگیری از خرابی پنل خورشیدی چه کاری باید انجام داد؟
بازبینی منظم، تمیز کردن سطح پنلها، و بررسی اتصالات برقی، مهمترین روشهای پیشگیری از خرابی پنل خورشیدی هستند. همچنین نصب توسط متخصصان و انتخاب پنل باکیفیت، نقش زیادی در طول عمر سیستم دارد.
منبع: