توسط : طول عمر پنل‌های خورشیدی خانگی به عوامل متعددی بستگی دارد. از کیفیت ساخت پنل گرفته تا شرایط آب‌وهوایی و شیوه نگهداری، همگی می‌توانند نقش مهمی در طول عمر مفید پنل خورشیدی داشته باشند. در این مطلب به بررسی تخریب تدریجی پنل‌ها، عوامل محیطی و فنی مؤثر بر عملکرد آن‌ها می‌پردازیم.
عمر مفید پنل‌های خورشیدی چقدر است؟
سازندگان پنل‌های خورشیدی معمولاً عمر مفید این تجهیزات را ۲۵ تا ۳۰ سال برآورد می‌کنند؛ دوره‌ای که پس از آن افت راندمان به‌قدری است که تعویض پنل‌ها منطقی به نظر می‌رسد. در همین راستا، استاندارد رایج برای گارانتی پنل‌ها نیز حدود ۲۵ سال تعیین شده است.
اما یکی از مهم‌ترین دلایل کنار گذاشته شدن این تجهیزات، افت تدریجی بازده آن‌ها در طول زمان است. هرچند تولیدکنندگان معمولاً برای پنل‌ها گارانتی ۲۰ ساله یا بیشتر ارائه می‌دهند، اما طول عمر واقعی آن‌ها به عواملی مانند نوع ماژول، شرایط آب‌وهوایی محل نصب و کیفیت سازه نگهدارنده (رکینگ) وابسته است.
به‌طور کلی، پنل‌های خورشیدی می‌توانند حتی پس از گذشت چند دهه همچنان برق تولید کنند، اما کاهش سالانه راندمان یا همان نرخ تخریب به‌مرور از کارایی و صرفه اقتصادی آن‌ها می‌کاهد.
تخریب تدریجی عملکرد پنل‌های خورشیدی
براساس گزارش آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر آمریکا (NREL) ، راندمان پنل‌های خورشیدی به‌طور متوسط سالانه حدود ۰٫۵ درصد کاهش می‌یابد. این یعنی پنل پس از ۲۰ سال، تقریباً ۹ تا ۱۰ درصد توان تولیدی اولیه خود را از دست می‌دهد. این کاهش به‌مرور باعث می‌شود پنل‌ها دیگر کارایی لازم را نداشته باشند و تعویض آن‌ها ضرورت باشد.
عوامل مؤثر بر طول عمر پنل خورشیدی
طول عمر پنل‌های خورشیدی خانگی به عوامل متعددی بستگی دارد؛ ازجمله نوع ماژول به‌کاررفته، شرایط آب‌وهوایی محل نصب و کیفیت سازه نگهدارنده (رکینگ). به‌طور کلی، اگرچه پنل‌های خورشیدی قادرند چند دهه به تولید برق ادامه دهند، اما نرخ تخریب یا کاهش راندمان سالانه به‌مرور از میزان کارایی آن‌ها می‌کاهد.
تأثیر کیفیت ساخت
کیفیت ساخت یکی از مهم‌ترین عواملی است که بر نرخ تخریب پنل‌های خورشیدی اثر می‌گذارد. به گزارش NREL، شرکت‌های معتبر مانند پاناسونیک و ال‌جی نرخ تخریبی در حدود ۰٫۳ درصد در سال دارند، درحالی‌که این عدد برای برخی برندهای دیگر ممکن است به ۰٫۸ درصد هم برسد. براین‌اساس، یک پنل خوب پس از ۲۵ سال هنوز قادر است حدود ۹۳ درصد توان اولیه خود را تولید کند، اما پنل‌هایی با کیفیت پایین‌تر ممکن است تنها ۸۲٫۵ درصد توان اولیه را حفظ کنند.
یکی از عوامل مهم در کاهش عملکرد پنل‌ها، پدیده‌ای به نام پتانسیل تخریب القایی یا PID است. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که اختلاف پتانسیل الکتریکی در پنل، همراه با جریان‌های نشتی، موجب جابه‌جایی یون‌ها درون ماژول شود. درنتیجه، یون‌ها از لایه نیمه‌رسانا به‌سمت اجزایی مانند شیشه، قاب یا بست‌ها حرکت کرده و ساختار الکتریکی پنل را مختل می‌کنند. این فرایند می‌تواند منجر به افت قابل‌توجه توان تولیدی پنل شود.
برای مقابله با این مشکل، برخی تولیدکنندگان از مواد مقاوم در برابر PID در بخش‌هایی مانند شیشه، لایه‌های پوشش‌دهنده و موانع نفوذ استفاده می‌کنند تا از بروز این پدیده جلوگیری شود و راندمان پنل‌ها در بلندمدت حفظ گردد.
علاوه بر عوامل بلندمدت، همه پنل‌های خورشیدی در ابتدای کار با نوعی افت عملکرد به نام تخریب القایی ناشی از نور یا LID مواجه می‌شوند. در این پدیده، بازدهی پنل در ساعات اولیه قرار گرفتن در معرض تابش خورشید کاهش می‌یابد. میزان این افت به کیفیت ویفرهای سیلیکونی بستگی دارد، اما معمولاً بین ۱ تا ۳ درصد از راندمان اولیه را کاهش می‌دهد.
تأثیر شرایط محیطی بر طول عمر پنل خورشیدی
فرسایش محیطی از مهم‌ترین عواملی است که به‌مرور زمان باعث کاهش عملکرد پنل‌های خورشیدی می‌شود. قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض شرایط جوی مختلف، به‌ویژه گرما، نه‌تنها بازدهی لحظه‌ای پنل را کاهش می‌دهد بلکه در تخریب بلندمدت ساختار آن نیز نقش اساسی دارد.
برای سنجش میزان حساسیت پنل نسبت به دما، می‌توان به برگه مشخصات فنی (datasheet) مراجعه کرد و ضریب دمایی آن را بررسی نمود. این ضریب نشان می‌دهد که با هر یک درجه سانتی‌گراد افزایش دما نسبت به شرایط استاندارد (۲۵ درجه)، چه میزان از بازدهی لحظه‌ای پنل کاسته می‌شود. برای مثال، ضریب دمایی -۰٫۳۵۳ درصد به این معناست که به‌ازای هر درجه افزایش دما، حدود ۰٫۳۵۳ درصد از توان تولیدی پنل کاسته می‌شود.
فرایند چرخه‌های حرارتی یکی دیگر از عوامل اصلی تخریب تدریجی پنل‌های خورشیدی در اثر گرماست. در این فرایند، با گرم شدن هوا، مواد موجود در ساختار پنل منبسط و با کاهش دما، منقبض می‌شوند. این انبساط و انقباض مداوم باعث ایجاد ترک‌های ریز در بافت پنل شده و در طول زمان، توان خروجی آن را کاهش می‌دهد.
نصب اصولی پنل‌ها می‌تواند تا حد زیادی از شدت اثرات گرمایی بکاهد. برای مثال، توصیه می‌شود پنل‌ها چند سانتی‌متر بالاتر از سطح نصب شوند تا جریان هوای همرفت بتواند زیر آن‌ها حرکت کند و باعث خنک‌سازی شود. همچنین استفاده از مواد با رنگ روشن در ساختار پنل، میزان جذب گرما را کاهش می‌دهد.
تأثیر باد و برف
بادهای شدید از مهم‌ترین عوامل تهدیدکننده پنل‌های خورشیدی هستند. فشارهای مکانیکی ناشی از نوسانات باد، که به آن «بار دینامیکی» گفته می‌شود، می‌تواند باعث خم شدن سطح پنل و ایجاد ترک‌های ریز شود؛ ترک‌هایی که در طول زمان بازدهی سیستم را کاهش می‌دهند. به همین دلیل، برخی سازه‌های نصب پنل به‌طور ویژه برای مناطق بادخیز طراحی می‌شوند تا نیروی بالابر باد را کاهش دهند و مانع بروز این آسیب‌ها شوند. اطلاعات مربوط به بیشینه سرعت بادی که یک پنل قادر به تحمل آن است، در برگه مشخصات فنی آن (دیتاشیت پنل خورشیدی) ذکر می‌شود.
بارش سنگین برف نیز شرایطی مشابه ایجاد می‌کند. زمانی که سطح پنل با لایه‌ای از برف پوشیده شود، ورود نور خورشید مسدود شده و توان خروجی پنل به‌شدت کاهش می‌یابد. علاوه‌براین، وزن زیاد برف نوعی بار مکانیکی ایجاد کرده و در درازمدت می‌تواند به ساختار پنل‌ها آسیب بزند. بااین‌حال، بیشتر پنل‌ها سطحی صاف و لغزنده دارند و ازآنجاکه هنگام کار گرما تولید می‌کنند، برف معمولاً به‌طور طبیعی از روی آن‌ها سُر خورده و جدا می‌شود.
خلاصه؛ عمر مفید پنل خورشیدی چقدر است؟
درمجموع، تخریب تدریجی پنل‌ها پدیده‌ای طبیعی و اجتناب‌ناپذیر در طول عمر آن‌هاست. بااین‌حال، نصب اصولی و تمیز کردن درست پنل‌ها می‌تواند به حفظ عملکرد بهینه آن‌ها کمک کند. برای اطمینان از عملکرد طولانی‌مدت و صحیح یک پنل خورشیدی، لازم است آن پنل تحت آزمایش‌های استاندارد و دریافت گواهی‌های معتبر قرار گیرد.
پنل‌های خورشیدی معمولاً باید تست‌های کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک (IEC) را پشت‌سر بگذارند. این آزمایش‌ها شامل بررسی مقاومت در برابر شرایط جوی سخت همچون باد، باران، برف سنگین و تغییرات حرارتی است. به‌طور معمول، گواهی IEC 61215 برای ارزیابی دوام مکانیکی و عملکردی پنل‌ها و گواهی IEC 61730 برای ایمنی الکتریکی صادر می‌شود. گذراندن این آزمون‌ها اطمینان می‌دهد که پنل‌ها توانایی عملکرد پایدار در شرایط واقعی محیطی را دارند.
در زمان خرید پنل خورشیدی به چه نکاتی باید توجه کنیم؟ | راهنمای خرید پنل خورشیدی و استانداردها
درکل، خرابی پنل‌های خورشیدی در عمل بسیار نادر است. براساس مطالعه‌ای گسترده از سوی آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر آمریکا (NREL)، بیش از ۵۰ هزار سیستم نصب‌شده در آمریکا و حدود ۴۵۰۰ سیستم در سطح جهانی بین سال‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۱۵ بررسی شدند. نتایج این تحقیق نشان داد که نرخ میانه خرابی سالانه پنل‌ها تنها حدود ۵ پنل از هر ۱۰ هزار پنل است؛ آماری که دوام بالای این فناوری و قابلیت اطمینان آن را به‌وضوح نشان می‌دهد.
همچنین بخوانید: عمر مفید باتری‌های خورشیدی چقدر است و چه عواملی بر دوام آن‌ها تأثیر می‌گذارد؟
