ফোটোভোলটাইক সিস্টেমে ডায়োড বার্ধক্যজনিত অস্বাভাবিকতা কী হতে পারে?

1, ডায়োড বার্ধক্যের প্রযুক্তিগত কারণ এবং শারীরিক প্রক্রিয়া
ডায়োডের বার্ধক্য হল উপাদানের অবক্ষয় এবং বৈদ্যুতিক তাপীয় চাপের সম্মিলিত ক্রিয়াকলাপের ফলাফল এবং এর মূল কারণগুলির মধ্যে রয়েছে:

তাপীয় চাপ সঞ্চয়: ফোটোভোলটাইক মডিউলগুলির অপারেটিং তাপমাত্রার পরিসর সাধারণত -40 ডিগ্রি থেকে+85 ডিগ্রি, তবে বাইপাস ডায়োডগুলির সংযোগের তাপমাত্রা 125 ডিগ্রির বেশি হতে পারে যখন তারা একটি পরিবাহী অবস্থায় থাকে (যেমন ছায়ায় থাকা অবস্থায়)। দীর্ঘমেয়াদী উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশ সিলিকন জালির ত্রুটির বিস্তারকে ত্বরান্বিত করবে, যার ফলে বছরে ক্রমবর্ধমান ফরওয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ (Vf) হবে। পরীক্ষামূলক তথ্য দেখায় যে 5 বছর ধরে চলমান Schottky ডায়োডের Vf প্রারম্ভিক 0.3V থেকে 0.5V পর্যন্ত বৃদ্ধি পেতে পারে, যার পরিবাহী ক্ষতি 67% বৃদ্ধি পায়।
বৈদ্যুতিক স্ট্রেস শক: বজ্রপাত এবং সুইচ অপারেশন দ্বারা উত্পন্ন ক্ষণস্থায়ী ওভারভোল্টেজ (যেমন EL ডিটেক্টরে 100V এর বেশি পিক ভোল্টেজ) ডায়োডের PN টার্মিনালের ভাঙ্গনের কারণ হতে পারে, যার ফলে লুকানো ক্ষতি হতে পারে। একটি নির্দিষ্ট ফোটোভোলটাইক পাওয়ার প্ল্যান্টের ক্ষেত্রে, বাইপাস ডায়োডগুলির 30% বজ্রপাতের পরে μA থেকে mA পর্যন্ত বিপরীত লিকেজ কারেন্ট (Ir) বৃদ্ধি পেয়েছে, যা উপাদান তাপীয় পলাতক হওয়ার ঝুঁকিতে উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে।
উপাদানের জারণ এবং দূষণ: যখন সংযোগ বাক্সটি খারাপভাবে সিল করা হয়, জলীয় বাষ্পের অনুপ্রবেশ ডায়োড পিনের অক্সিডেশনকে ত্বরান্বিত করতে পারে, যার ফলে যোগাযোগ প্রতিরোধ (Rc) মিলিওহম থেকে ওহম পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়। একটি পরীক্ষাগার পরীক্ষায় দেখা গেছে যে অক্সিডাইজড ডায়োডের যোগাযোগের প্রতিরোধ ক্ষমতা 15% দ্বারা উপাদানগুলির সিরিজ প্রতিরোধ (Rs) বৃদ্ধি করতে পারে এবং 8% দ্বারা ফিল ফ্যাক্টর (FF) হ্রাস করতে পারে।
2, উপাদান স্তরের অসামঞ্জস্যতা: দক্ষতার ক্ষয় থেকে তাপীয় পলাতক পর্যন্ত
ফটোভোলটাইক মডিউলগুলিতে ডায়োড বার্ধক্যের প্রভাব সরাসরি বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা পরামিতি এবং তাপ ব্যবস্থাপনা ব্যর্থতার অবনতিতে প্রতিফলিত হয়:

বিদ্যুত উত্পাদন দক্ষতা হ্রাস: ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপের বৃদ্ধি সরাসরি পরিবাহী ক্ষতি বাড়াবে। একটি উদাহরণ হিসাবে 20A এর একটি কারেন্ট নিলে, যখন Vf 0.3V থেকে 0.5V পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়, তখন একটি একক টিউবের শক্তি খরচ 6W থেকে 10W পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়, যার ফলে উপাদানটির আউটপুট পাওয়ারে 4% ক্ষতি হয়। স্ট্রিং বয়সে একাধিক ডায়োড থাকলে, ক্রমবর্ধমান ক্ষতি 10% অতিক্রম করতে পারে।
The hot spot effect intensifies: an increase in reverse leakage current (Ir>10 μ A) বাধাগ্রস্ত ব্যাটারি কোষগুলিকে বৈদ্যুতিক শক্তি ব্যবহার চালিয়ে যেতে দেবে, যার ফলে স্থানীয় তাপমাত্রা বৃদ্ধি পাবে। একটি ক্ষেত্র পরীক্ষায় দেখা গেছে যে Ir=50 μ A এর সাথে একটি ডায়োড অবরুদ্ধ ব্যাটারি কোষের তাপমাত্রা স্বাভাবিকের চেয়ে 25 ডিগ্রি বেশি করে, ব্যাটারি কোষের ক্র্যাকিং এবং প্যাকেজিং উপাদানের বার্ধক্যকে ত্বরান্বিত করে।
জংশন বক্স বার্নআউটের ঝুঁকি: কন্টাক্ট রেজিস্ট্যান্স (Rc) এবং কন্ডাকশন ভোল্টেজ ড্রপ (Vf) এর দ্বিগুণ বৃদ্ধি একটি দুষ্ট চক্রের দিকে নিয়ে যেতে পারে: Rc বৃদ্ধির ফলে স্থানীয় গরম হয় → ডায়োড জংশনের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় → Vf আরও বৃদ্ধি পায় → উত্তাপ আরও গুরুতর হয়। পাওয়ার স্টেশনের ক্ষেত্রে, Rc=0.5 Ω সহ একটি ডায়োড 20A কারেন্টে 20W তাপ ক্ষয় সৃষ্টি করে, যা শেষ পর্যন্ত জংশন বক্সের নিরোধক উপাদানকে প্রজ্বলিত করে।
3, সিস্টেম স্তরের অসঙ্গতি: স্ট্রিং অমিল থেকে পাওয়ার জেনারেশন লস পর্যন্ত
ফোটোভোলটাইক সিস্টেমে ডায়োড বার্ধক্যের প্রভাব ক্যাসকেডিং প্রভাবগুলির মাধ্যমে প্রশস্ত করা হবে:

স্ট্রিং অমিল হারানো: বার্ধক্যজনিত ডায়োডের ফলে কম্পোনেন্ট সাবস্ট্রিং-এর ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ (Voc) হারিয়ে যায়, যার ফলে স্ট্রিং-এর I{0}}V বক্ররেখার একটি "স্টেপ লাইক" বিকৃতি ঘটে। একটি 1MW ফটোভোলটাইক পাওয়ার স্টেশনের একটি সিমুলেশন দেখায় যে যখন বাইপাস ডায়োডের 5% বয়স হয়ে যায়, তখন স্ট্রিংটির সর্বাধিক পাওয়ার পয়েন্ট (MPP) পাওয়ার লস 3.2% এ পৌঁছায় এবং বার্ষিক বিদ্যুৎ উৎপাদন প্রায় 28000 kWh কমে যায়।
বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল কার্যকারিতা হ্রাস: সিরিজের আউটপুট ভোল্টেজের ওঠানামা বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদলকে ঘন ঘন তার অপারেটিং পয়েন্ট সামঞ্জস্য করতে বাধ্য করবে, রূপান্তর দক্ষতা হ্রাস করবে। পরীক্ষামূলক তথ্য দেখায় যে যখন ভোল্টেজের ওঠানামার পরিসর ± 2% থেকে ± 5% পর্যন্ত প্রসারিত হয়, তখন বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল কার্যক্ষমতা 98.5% থেকে 97.2% পর্যন্ত হ্রাস পায়।
ডিসি সাইড সেফটি হ্যাজার্ড: বার্ধক্যজনিত ডায়োডগুলি ডিসি আরসিংয়ের ঝুঁকি তৈরি করতে পারে। ডায়োড খোলা সার্কিট করা হলে, স্ট্রিং কারেন্টকে অন্যান্য পাথ (যেমন ধাতব বন্ধনী) দিয়ে যেতে বাধ্য করা হয়, একটি চাপ স্রাব তৈরি করে। অগ্নি দুর্ঘটনার তদন্তে দেখা গেছে যে জংশন বক্সে ডায়োডের খোলা সার্কিটটি ডিসি সাইড আর্কের সরাসরি কারণ।
4, সনাক্তকরণ এবং নির্ণয়: ম্যানুয়াল পরিদর্শন থেকে বুদ্ধিমান পর্যবেক্ষণ পর্যন্ত
ডায়োড বার্ধক্যজনিত সমস্যা সমাধানের জন্য, একটি মাল্টি-স্তরের সনাক্তকরণ সিস্টেম তৈরি করা প্রয়োজন:

ইনফ্রারেড থার্মাল ইমেজিং সনাক্তকরণ: একটি ড্রোনের উপর মাউন্ট করা একটি উচ্চ-নির্ভুল তাপীয় ইমেজিং ডিভাইস ব্যবহার করে (যেমন জেনিথ H30T, 1280 × 1024 রেজোলিউশন সহ), জংশন বক্সে অস্বাভাবিক তাপমাত্রা চিহ্নিত করা যেতে পারে। একটি নির্দিষ্ট পাওয়ার স্টেশনের প্রকৃত পরিমাপ দেখায় যে সাধারণ ডায়োডের তাপমাত্রা পরিবেশের তুলনায় 10-15 ডিগ্রি বেশি, যখন বার্ধক্যজনিত ডায়োডের তাপমাত্রা 30 ডিগ্রির বেশি হতে পারে।
বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা পরামিতি পরীক্ষা: উপাদান I{0}V ডেটা সংগ্রহ করতে এবং "পদক্ষেপ" বৈশিষ্ট্য বিশ্লেষণ করে ত্রুটিপূর্ণ ডায়োডগুলি সনাক্ত করতে একটি IV বক্ররেখা পরীক্ষক ব্যবহার করুন। উদাহরণস্বরূপ, একটি ডায়োড শর্ট সার্কিট সাব স্ট্রিং ভোকের ক্ষতির কারণ হতে পারে, যখন বার্ধক্যজনিত ডায়োডগুলি অস্বাভাবিক ধাপের ঢাল সৃষ্টি করতে পারে।
Online monitoring system: Deploy intelligent junction boxes (such as integrated MSOP8 controller type ideal diodes) to monitor parameters such as Vf, Ir, Tc (junction temperature) in real-time. A demonstration project has reduced the detection time of diode faults from a monthly level to an hourly level by using threshold alarms (such as Vf>0.45V or Ir>5 μ A).
5, প্রতিক্রিয়া কৌশল: প্যাসিভ প্রতিস্থাপন থেকে সক্রিয় প্রতিরোধ
উপাদান এবং প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজেশান: প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ উপকরণ (যেমন SiC Schottky ডায়োড) নির্বাচন করা হয়, যার ভিএফ কম 0.2V এবং তাপমাত্রা 175 ডিগ্রি পর্যন্ত প্রতিরোধ করা হয়; যোগাযোগ প্রতিরোধ ক্ষমতা কমাতে লেজার ঢালাই প্রযুক্তি ব্যবহার করে, পরীক্ষায় দেখা গেছে যে লেজার ঢালাই Rc 80% কমাতে পারে।
অপ্রয়োজনীয় ডিজাইন: সমান্তরাল ব্যাকআপ ডায়োডগুলি জংশন বক্সে সংযুক্ত থাকে, যা প্রধান ডায়োড ব্যর্থ হলে স্বয়ংক্রিয়ভাবে সুইচ হয়ে যায়। একটি নির্দিষ্ট প্রস্তুতকারকের পণ্য একটি দ্বৈত ডায়োড ডিজাইনের মাধ্যমে ব্যর্থতার হার 0.5%/বছর থেকে 0.1%/বছরে হ্রাস করে।
বুদ্ধিমান অপারেশন এবং রক্ষণাবেক্ষণ সিস্টেম: একটি ডায়োড লাইফ পূর্বাভাস মডেল স্থাপন করুন এবং বর্তমান প্রবাহের সময় এবং জংশন তাপমাত্রার ইতিহাসের মতো অপারেশনাল ডেটার উপর ভিত্তি করে অবশিষ্ট জীবন গণনা করুন। একটি নির্দিষ্ট পাওয়ার স্টেশন বড় ডেটা বিশ্লেষণের মাধ্যমে ডায়োড প্রতিস্থাপন চক্রকে 5 বছর থেকে 7 বছর পর্যন্ত বাড়িয়েছে, অপারেশন এবং রক্ষণাবেক্ষণের খরচ 30% কমিয়েছে।