تخریب اجزای پنل‌های خورشیدی فتوولتاییک: مروری بر علت ها و آثار

توسعه سامانه‌های خورشیدی فتوولتاییک به‌عنوان یکی از راه‎کارهای تامین برق در قالب توسعه پایدار و نوین در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. با این‌وجود، این سامانه‌ها در دوره کاری خود با توجه به قرارگیری در فضای باز، در معرض مجموعه‌ای از تنش‌های خارجی قرار می‌گیرند. تابش فرا‌بنفش، چرخه‌های نوسانی دما و رطوبت، بارش باران، برف و تگرگ، وزش باد، طوفان‌های گرد و غبار و شن و یا رسوب نمک می‌توانند به‌شدت بر بهره‌وری نیروگاه‌های فتوولتاییک و طول عمر این سامانه‌ها اثر بگذارند. شناخت دقیق از انواع خرابی‎های ممکن برای این سامانه‌ها می‌تواند مدیریت بهتر سامانه‌ها و بهره‌وری بالاتر آن‌ها را به‌دنبال داشته باشد. از این‌رو، در مطالعه حاضر، با روش تحلیل مفهومی به مرور پژوهش‌های پیشین در این زمینه پرداخته شده است تا انواع خرابی‌های گزارش شده و دلایل این خرابی‌ها و اجزای تحت تاثیر دسته‌بندی و تشریح شود. بررسی‌های انجام شده در این زمینه نشان داد که در میان مکانیسم‌های تخریب مربوط به آب و هوا و محیط، مکانیسم‌های تخریب کوپلیمر اتیلن وینیل استات، و روابط پایداری این ماده در پنل‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیسیوم، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. آثار ناشی از تخریب این پلیمر نیز مانند تغییر رنگ، لایه‌لایه شدن، تشکیل حباب، خوردگی و رابطه آن‌ها با ساختار پلیمری، خواص شیمیایی، مکانیکی، نوری و الکتریکی آن‌ها نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش برای محققان و تصمیم‌گیران حوزه سامانه‌های خورشیدی فتوولتاییک و بهره‌وری صنعت برق ارائه شده است.

solar photovoltaic panels' components failure and degradation: review on causes and effects

the development of photovoltaic solar systems as one of the solutions for electricity supply in the form of sustainable and modern development has attracted much attention in recent years. nevertheless, since these systems are located in open environments, they are exposed to a set of external harsh conditions and stresses during their working period. ultraviolet radiation, fluctuating temperature, and humidity cycles, rain, snow and hail, wind, dust and sand storms, or salt deposition can severely affect the efficiency of photovoltaic power plants and the lifespan of these systems. a review of previous literature implies that solar panels have an average degradation rate of at least 0.5% per year, although this rate will be higher in warmer climates. this means that under the best conditions, on average, after 20 years, the panel can produce less than 90% of the electricity produced in the first year. accurate prediction knowledge of the types of possible failures for these systems can lead to better management of the systems and their higher productivity. therefore, in the present study, a content analysis method was used to review previous research in this field to categorize and explain the types of failures reported for these systems as well as the reasons for such failures and the affected components. the current study reviewed and investigated the degradation mechanisms related to weather and environment, the degradation mechanisms of ethylene vinyl acetate copolymer, and the stability relationships of the materials in silicon-based solar panels. by reviewing the related studies, the photovoltaic solar panel components failure was classified thoroughly. the effects caused by the degradation of this polymer such as color change, layering, bubble formation, and corrosion, and their relationship with polymer structure, and chemical, mechanical, optical, and electrical properties have also been studied. it has been demonstrated that various factors, including elevated temperatures, humidity, thermal cycling throughout different daily, seasonal, and annual periods, exposure to ultraviolet rays, and disruptions in the electrical behavior of solar panels—such as high voltage or high current—are primary contributors to failures in photovoltaic solar panels. these factors not only contribute to failures but also exacerbate the progression and acceleration of such failures. the findings from this comprehensive review have been disseminated to researchers and key decision-makers within the realm of photovoltaic solar systems and the electricity industry's efficiency. this serves to inform and guide advancements in solar technology and strategic decisions for enhanced electricity sector performance.