วิธีการวิเคราะห์ความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve)

ในการวิเคราะห์ความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ให้ใช้เครื่องวัดความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) เพื่อเปรียบเทียบโค้งที่วัดได้กับโค้งมาตรฐานหรือโค้งที่คาดการณ์ โดยพิจารณาจากอิทธิพลด้านสิ่งแวดล้อม เช่น สิ่งบดบังแสงหรืออุณหภูมิ

“ผังงานการแก้ไขปัญหาแผงโซลาร์เซลล์” เป็นคู่มือที่ครอบคลุมที่พัฒนาขึ้นจากประสบการณ์ภาคสนามที่ยาวนาน การทบทวนวรรณกรรมด้านความน่าเชื่อถือของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ และข้อมูลจากผู้เชี่ยวชาญจาก ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (National Renewable Energy Laboratory: NREL) เครื่องวัดความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) เช่น Fluke Solmetric PVA-1500 ให้ข้อมูลเชิงลึกที่ละเอียดสำหรับระบุปัญหาด้านประสิทธิภาพของฮาร์ดแวร์ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม ปัจจัยต่างๆ เช่น สิ่งบดบังแสง สิ่งสกปรก ความเข้มแสง อุณหภูมิ และเทคนิคการวัดสามารถทำให้การวัดประสิทธิภาพโซลาร์เซลล์ซับซ้อนขึ้นได้

ดาวน์โหลดคู่มือผังงาน


ตัวแปรของความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) ทั้ง 6 ชนิดที่กล่าวถึงในบทความนี้จะแสดงไว้ที่นี่ ตัวแปรจะกำหนดเป็นหมายเลขตามลำดับที่เราพิจารณาในผังงาน

การจับภาพความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) ที่มีประโยชน์

ขั้นแรก ให้ตรวจสอบว่าการทดสอบส่งกลับความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) ที่มีประโยชน์ หากไม่เป็นเช่นนั้น ให้ตรวจสอบว่าสายวัดทดสอบเชื่อมต่ออย่างถูกต้อง หากเป็นเช่นนั้น แสดงว่าวงจรต้นทางอาจไม่สมบูรณ์ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ติดตั้งฟิวส์อนุกรมแล้ว หากติดตั้งแล้ว ตรวจสอบฟิวส์เพื่อดูความต่อเนื่อง หากฟิวส์อนุกรมผ่านการตรวจสอบ ปัญหาอาจเปิดจากการเดินสายวงจรต้นทาง ก่อนการทดสอบโมดูลที่ล้มเหลว คุณอาจต้องตรวจสอบการเชื่อมต่อระหว่างโมดูลที่เปิดอยู่และมองหาร่องรอยความเสียหาย เช่น รอยไหม้

ในบางกรณี การทดสอบจะส่งกลับความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) ที่มีลักษณะเป็นร่องแนวตั้งแคบหรือมีคลื่นแหลมชี้ลง สาเหตุอาจเป็นการเชื่อมต่อไฟฟ้าแบบไม่ต่อเนื่อง เช่น สายวัดทดสอบที่กระทบกระแทกหรือรอยต่อขัดกันที่ไม่ถูกต้อง หากมีการเชื่อมต่อที่ไม่ต่อเนื่องในวงจรแหล่งจ่ายโซลาร์เซลล์ ให้แยกออกและทำการซ่อมแซมที่จำเป็น

รูปร่าง & ประสิทธิภาพปกติ

สำหรับปัญหาด้านประสิทธิภาพภาคสนาม จำเป็นต้องใช้มาตรฐานการเปรียบเทียบ ซึ่งมักจะอ้างอิงตามข้อมูลป้ายชื่อโมดูลหรือการวัดจากวงจรใกล้เคียง เครื่องวัดความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) เช่น Fluke Solmetric PVA-1500 ใช้ซอฟต์แวร์ในการคาดการณ์ลักษณะด้านประสิทธิภาพภายใต้สภาวะการทดสอบมาตรฐานที่ปรับให้เหมาะกับสภาพพื้นที่ภาคสนาม รูปร่างปกติของความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) และปัจจัยด้านประสิทธิภาพระหว่าง 90% และ 100% มักระบุถึงการทำงานที่ถูกต้องของวงจรแหล่งจ่ายโซลาร์เซลล์หรือโมดูล

การระบุตัวแปรของความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve)

สามารถเกิดตัวแปรของความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) ได้หลายประเภท โดยแต่ละประเภทมีสาเหตุที่เป็นไปได้หลายสาเหตุ ตัวแปรเหล่านี้อาจรวมถึงขั้นหรือช่องในเส้นโค้ง ซึ่งบ่งชี้ถึงกระแสที่ค่าต่างกันเนื่องจากปัญหาต่างๆ เช่น สิ่งบดบังแสงหรือเซลล์ที่เสียหาย

1 ความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) แบบเป็นขั้น

ช่องหรือขั้นในโค้งความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) ซึ่งเป็นตัวแปรชนิดแรกจะสัมพันธ์กับกระแสที่ค่าต่างกันในวงจรทดสอบ ขั้นต่างๆ ในเส้นโค้งจะเกิดขึ้นเมื่อบายพาสไดโอดทำงานและส่งผ่านกระแสรอบเซลล์ที่อ่อนลงหรือได้รับแสงน้อยลง จำนวนและความกว้างของขั้นจะแตกต่างกันไปตามความหนาแน่นและขอบเขตของเงา สภาวะต่างๆ ทำให้เกิดกระแสที่ค่าต่างกัน รวมถึงสิ่งสกปรกที่ไม่สม่ำเสมอ เงาบดบังบางส่วน เซลล์หรือสตริงเซลล์ที่เสียหาย หรือไดโอดบายพาสที่ลัดวงจร

2 กระแสไฟฟ้าลัดวงจรต่ำ

ในความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) ปกติ ค่า Isc ที่ต่ำกว่าที่คาดไว้อาจเป็นผลมาจากความผิดพลาดของผู้ปฏิบัติงาน การวัดความเข้มแสงอาทิตย์ไม่ดี สิ่งบดบังแสงหรือสิ่งสกปรก หรือปัญหาประสิทธิภาพของโมดูล เนื่องจากคุณอาจสามารถแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้ ผังงานการแก้ไขปัญหาจึงระบุถึงตัวแปรประเภทที่สองนี้ตั้งแต่เนิ่นๆ

3 แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดต่ำ

ตัวแปรประเภทที่สามในผังงานการแก้ไขปัญหาคือ Voc ต่ำ การวัดอุณหภูมิเซลล์ที่ผิดพลาดส่วนใหญ่มักจะทำให้เกิด Voc ต่ำ นอกจากนี้ เงายังสามารถลด Voc ภายใต้สถานการณ์การทดสอบบางอย่างได้อีกด้วย ปัญหาด้านฮาร์ดแวร์ก็เป็นไปได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดมีอัตราการเสื่อมอายุต่ำสุดของพารามิเตอร์โมดูลโซลาร์เซลล์ทั้งหมด คุณควรพิจารณาสาเหตุอื่นๆ ก่อนสรุปว่ามีความสัมพันธ์เชิงสาเหตุระหว่างการเสื่อมสภาพของเซลล์และ Voc ต่ำ

4 เส้นโค้งกลม

เส้นโค้งที่กลมกว่าที่คาดไว้จะแสดงลักษณะตัวแปรของความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) ประเภทที่สี่ การที่จะบอกว่าบริเวณเส้นโค้งกลมนั้นมีความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) ผิดปกติหรือไม่ หรือเป็นความเข้าใจผิดที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความชันของเส้นโค้งนั้นทำได้ยาก เส้นโค้งกลมที่กลมเองมีแนวโน้มที่จะเป็นการบ่งชี้ถึงระยะเสื่อมสภาพ คุณจะต้องทดสอบซ้ำและตรวจสอบวงจรในช่วงเวลาหนึ่งเพื่อตรวจสอบยืนยันและติดตามแนวโน้ม

5 อัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าต่ำ

ความชันที่ต่ำกว่าที่คาดไว้ในเส้นแนวตั้งของความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) จะแยกแยะตัวแปรของความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) รูปแบบที่ห้า คุณสามารถตรวจหาสภาวะนี้ได้โดยการเปรียบเทียบเส้นโค้งที่วัดได้และเส้นโค้งที่คาดการณ์ด้วยสายตา หรือโดยการเปรียบเทียบค่าอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้ากับจำนวนของการวัดสตริง โดยมีข้อกำหนดเบื้องต้นว่าเส้นโค้งจะปราศจากขั้นที่เกิดจากค่าที่ต่างกัน วิธีการคำนวณอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้า: VMP ÷ VOC อัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าเป็นตัวชี้วัดที่ดีสำหรับการค้นหาสตริงที่มีความชันผิดปกติในเส้นแนวตั้งของความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve)

6 อัตรากระแสไฟฟ้าต่ำ

ความชันที่สูงกว่าที่คาดไว้ในเส้นแนวนอนของความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) จะแยกแยะตัวแปรของความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) รูปแบบที่หกและรูปแบบสุดท้าย คุณสามารถตรวจจับสภาวะนี้ได้โดยการเปรียบเทียบเส้นโค้งที่วัดและเส้นโค้งที่คาดการณ์ด้วยสายตา หรือโดยการเปรียบเทียบค่าอัตราส่วนปัจจุบันกับจำนวนของการวัดสตริง ตราบใดที่เส้นโค้งไม่มีขั้นที่เกิดจากค่าที่ต่างกัน วิธีการคำนวณอัตราส่วนกระแสไฟฟ้า: IMP ÷ ISC   อัตราส่วนกระแสไฟฟ้าเป็นตัวชี้วัดที่ดีสำหรับการค้นหาสตริงที่มีความชันผิดปกติในเส้นแนวนอนของความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) ก่อนที่จะมองหาปัญหาเกี่ยวกับฮาร์ดแวร์ ให้ตัดปัญหาเรื่องเงา สิ่งสกปรก และการวัดความเข้มแสงอาทิตย์ออกไป

การใช้เครื่องวัดความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) ในการแก้ไขปัญหา

เครื่องวัดความสัมพันธ์กระแส-แรงดัน (I-V Curve) เช่น Fluke Solmetric PVA-1500 มีบทบาทสำคัญในการแก้ไขปัญหาระบบ โซลาร์เซลล์ ไม่เพียงแต่จะให้ข้อมูลอย่างละเอียดสำหรับการระบุปัญหาเท่านั้น แต่ยังช่วยในการจัดทำเอกสารและตรวจสอบประสิทธิภาพของระบบเมื่อเวลาผ่านไปอีกด้วย

การแก้ไขปัญหาที่มีประสิทธิภาพของระบบโซลาร์เซลล์จำเป็นต้องมีความเข้าใจที่ครอบคลุมทั้งปัจจัยด้านฮาร์ดแวร์และสิ่งแวดล้อม การใช้เครื่องมือขั้นสูงอย่าง Fluke Solmetric PVA-1500 และวิธีการที่มีโครงสร้างต่อไปนี้สามารถเพิ่มความแม่นยำและประสิทธิภาพในการวินิจฉัยและแก้ไขปัญหาด้านประสิทธิภาพในระบบโซลาร์เซลล์ได้อย่างมาก