Hiện tượng Hotspot trên các tấm pin năng lượng mặt trời: Nguyên nhân và giải pháp

Hiện tượng Hotspot có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau, từ lỗi trong sản xuất, lắp đặt cho đến tác động từ môi trường. Tuy nhiên, có nhiều cách để ngăn chặn Hotspot nếu các yếu tố này được kiểm soát ngay từ đầu.

1. Lỗi bên trong tấm pin

Lỗi từ bên trong tấm pin thường xảy ra trong quá trình sản xuất, vận chuyển hoặc lắp đặt không đúng cách. Những lỗi này có thể gây ra các vết nứt nhỏ trong mô-đun pin, từ đó dẫn đến hiện tượng Hotspot.

Một số nguyên nhân bao gồm:

• Khuyết thiếu vật liệu tế bào: Khi chất lượng vật liệu tế bào kém, dễ dẫn đến hiện tượng nứt gãy và tạo điều kiện cho Hotspot hình thành.
• Kháng mạch cao: Điện trở trong mạch cao cũng là một nguyên nhân làm tăng nguy cơ xuất hiện Hotspot.
• Khớp hàn kém: Các điểm hàn kém chất lượng có thể gây ra các vết nứt, làm giảm hiệu suất tấm pin.

2. Hiện tượng Cell Mismatch

Hiện tượng này xảy ra khi các tế bào pin có đặc tuyến dòng điện khác nhau được kết nối thành chuỗi. Các tế bào có dòng điện cao hơn sẽ đẩy năng lượng nhiều hơn vào các tế bào có công suất thấp hơn, dẫn đến Hotspot. Điều này có thể được giảm thiểu bằng cách sử dụng các tấm pin mặt trời có điốt bỏ qua (bypass diode) để cân bằng dòng điện giữa các tế bào.

3. Tấm pin bị bám bẩn

Bụi bẩn, phân chim, hoặc các vật thể lạ bám trên bề mặt tấm pin có thể cản trở khả năng hấp thụ ánh sáng của các tế bào pin, gây giảm hiệu suất và hình thành Hotspot. Giải pháp đơn giản nhất cho vấn đề này là vệ sinh và bảo trì tấm pin thường xuyên.

4. Tác động của môi trường

Yếu tố môi trường, đặc biệt là bóng râm từ cây cối, tường, hoặc các vật thể xung quanh, có thể gây ra hiện tượng Hotspot do ảnh hưởng đến các chuỗi mạch điện. Trước khi lắp đặt hệ thống pin năng lượng mặt trời, cần đánh giá kỹ lưỡng các yếu tố môi trường để giảm thiểu nguy cơ che phủ bề mặt pin.

Ngoài ra, việc sử dụng các tấm pin không đạt tiêu chuẩn chất lượng trong điều kiện môi trường khắc nghiệt như mưa đá hoặc nồng độ amoniac cao cũng có thể dẫn đến Hotspot. Lựa chọn tấm pin đã được kiểm tra nghiêm ngặt theo các tiêu chuẩn như IEC 61215 hoặc IEC 62716 là điều cần thiết để đảm bảo tính bền vững của hệ thống.

Hiện tượng Hotspot thường diễn ra từ từ, bắt đầu từ những vấn đề nhỏ như sự hình thành điện trở cao trong các tế bào pin và dần dần phát triển thành các vấn đề nghiêm trọng hơn, ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.

1. Điện trở cao

Hotspot là hiện tượng do điện trở cao trong mạch điện hoặc các tế bào pin. Điện trở cao làm giảm khả năng truyền tải dòng điện, khiến năng lượng không được phân phối đồng đều, từ đó làm giảm hiệu suất của hệ thống.

2. Phá vỡ lớp bảo vệ

Khi Hotspot phát triển, lớp kính bảo vệ trên bề mặt pin có thể bị nứt hoặc rạn vỡ. Điều này cho phép độ ẩm xâm nhập vào mạch điện, gây hỏng hóc và có thể khiến hệ thống ngừng hoạt động.

3. Sự cố rò điện qua đất

Mặc dù bản thân Hotspot không gây ra lỗi rò điện qua đất, nhưng khi lớp kính bảo vệ bị phá vỡ, độ ẩm có thể xâm nhập vào mạch điện, gây ra rò rỉ và ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.

4. Nguy cơ hỏa hoạn

Nếu không được khắc phục kịp thời, Hotspot có thể dẫn đến tình trạng quá nhiệt và kết hợp với các yếu tố khác như bụi bẩn hoặc bóng râm, gây ra nguy cơ hỏa hoạn trong hệ thống.

Việc ngăn chặn Hotspot không quá phức tạp nếu chủ sở hữu hệ thống thực hiện đúng các biện pháp phòng ngừa. Có hai yếu tố chính giúp giảm thiểu nguy cơ Hotspot:

1. Lựa chọn tấm pin từ các nhà sản xuất uy tín:

• Các nhà sản xuất Tier-1 có quy trình kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt, bao gồm cả việc sử dụng công nghệ Electroluminescence (EL) để phát hiện các điểm nóng và vết nứt trước khi tấm pin được đưa ra thị trường.
• Lựa chọn tấm pin từ các nhà sản xuất uy tín đảm bảo chất lượng sản phẩm và giảm thiểu rủi ro Hotspot ngay từ đầu.

2. Lựa chọn đơn vị lắp đặt chuyên nghiệp:

• Đơn vị lắp đặt có kinh nghiệm sẽ tư vấn và thiết kế hệ thống phù hợp với điều kiện thực tế, giúp tránh các yếu tố gây ra Hotspot như bóng râm hoặc các tác động môi trường khác.
• Các gói bảo trì và bảo dưỡng từ đơn vị lắp đặt chuyên nghiệp cũng giúp ngăn chặn sự hình thành Hotspot thông qua việc vệ sinh định kỳ và kiểm tra toàn diện hệ thống.