태양광 패널 불량 유형 (1)

다음은, 국제에너지기구IEA Internatioal Energy Agency)가 발행한 ”태양광 모듈 불량에 대한 검토’ 논문에서 발췌한 것입니다.

1) 장주기 고장 패턴

그림 3.1: 웨이퍼 기반 결정질실리콘 모듈의 세 가지 일반적인 불량 시나리오. 사용된 약어의 정의 : LID : 광유도 열화, PID : 퍼텐셜유도 열화, EVA : 에틸렌 비닐아세테이트, j-box : 정션 박스.

2) 패널 부품

패널 구성요소(components)와 다양한 수준의 전기적 상호연결에 대한 용어들은 때때로 모호하거나 서로 바꿔 사용하여 혼란을 초래한다. 아래에서는 각 구성요소에 특정된 결함과 불량을 언급할 때 보다 명확성을 기하기 위해 여러 가지 모듈 부품(parts)에 대하여 정의하고자 한다. 간결함을 위해 혹은 이미 IEC/TS 61836[IEC61836]에 제공된 모호하지 않은 모듈 구성요소(예 : 프레임, 정션 박스, 봉지재 등)에 대해서는 정의를 제공하지 않는다.

‘셀’은 단일접합과 연관된 전압을 갖는 가장 작은 반도체 조각으로 정의한다. 다결정 또는 단결정실리콘 모듈에서 각 셀은 단일 실리콘 조각으로 구성된다. 박막모듈에서 반도체 소재는 전기적 절연 영역을 생성하기 위해 소재를 가로질러 스크라이빙하여 정의되는 셀들로 넓은 면적의 기판에 증착된다. 셀들의 ‘스트링’은 일련의 셀을 나타낸다. 일반적으로 웨이퍼 기반 모듈의 경우 10~12개의 셀, 그리고 박막모듈의 경우 약 60~100개 셀들이 직렬로 연결된다. 2개 이상의 셀 스트링을 바이패스 다이오드와 병렬로 연결하여 전기적으로 독립된 ‘서브모듈’을 형성하는데, 이 기능은 서브모듈에 없는 모든 셀 혹은 스트링들과는 분리되어 있다.

최대 4개 수준의 금속전극과 전기적 상호연결부(interconnect)들이 고려될 수 있다. ‘그리드 선'(gridlines, 또 fingers라고 바꿔 부르기도 함)은 셀 표면에 있는 가장 미세한 수준의 금속전극으로 두께가 0.4 mm 미만인 선들의 배열로 구성된다. 그리드 선의 전류는 역시 셀 표면에 있는 ‘버스바(busbar)’에 수집된다. 그림 4.6.1은 단결정 또는
다결정실리콘 셀의 그리드 선과 버스바의 개략도이다.

직렬로 연결된 셀은 ‘셀 상호연결 리본’에 의해 스트링을 형성하도록 연결된다. 셀 상호연결 리본은 종종 버스바 검사를 모호하게 하는데, 이는 그리드 선이 직접 버스바와 겹치기 때문이다. 여러 개의 스트링들은 스트링 상호연결부(string interconnect)’를 통해 연결되는데, 주로 모듈의 가장자리에 위치하여 모듈 프레임이나 커버 층들에 의해 가려질 수 있다. 그림 4.6.2는 셀 상호연결 리본과 스트링 상호연결부를 설명하는 개략도이다. 금속전극 혹은 상호연결부의 배열은 단결정과 다결정실리콘 모듈보다는 박막모듈에서의 규격화가 미흡하다. 박막 모듈의 경우 4가지 수준의 금속전극과 전기적 상호연결부들이 모두 필요하지는 않을 수도 있다. 이러한 모듈에 대한 명명 규칙은 위에서 설명한 특정 상호연결부 수준의 기능에 해당한다.

3) 패널 불량이 아닌 사례

가. 패널 사용자를 착각하게 만든는 경우. 아래에서 패널의 갈색 흔적은, 제작 공정에서 생긴 것으로 허용할 수 있다.

나. 프레임 이탈에 의한 파손, 강한 조임에 의한 파손

다. 수송 중 파손

일부 모듈들의 유리 커버가 파손되거나 라미네이트 내에 있는 셀이 진동과 충격으로 인해 파손될 수 있다. 전자의 경우 유리 파손은 수송 또는 설치로 인한 것으로 보기 쉽다. 이것은 분명히 모듈 불량이 아니다. 그러나 셀 파손의 원인은 결정하기가 훨씬 더 어렵다. 육안으로 볼 수 없고, 대부분의 경우 셀 파손 발생 직후 모듈의 출력측정으로는 탐지할 수 없다. 전계발광 이미지(5.4 장) 또는 고정화 서모그래피 이미지(5.3.3 장)로만 손상을 확인할 수 있다.

라. Quick Connector 불량

대부분의 경우 퀵 커넥터로 인한 문제는 모듈 불량으로 간주하지 않는다. 일반적인 불량들은 모듈 설치현장에서 모듈을 확장 케이블, 퓨즈 박스, 결합기 박스 또는 인버터에 연결할 때, 정확히 맞지 않는 다른 유형의 퀵 커넥터이거나 잘못 압착된 퀵 커넥터를 사용하였기 때문에 발생한다.

마. 번개

번개로 인한 바이패스 다이오드의 결함은 모듈이 설계에 반영하지 못한 외부 요인으로 인해 발생한 것이다. 이는 흔히 발견되어왔고 후속 안전 불량을 일으킬 수 있지만 모듈 자체가 불량의 원인은 아니다. 번개로 인해 발생하는 일반적인 결함들은 바이패스 다이오드의 개방회로 혹은 직접 번개를 맞아 기계적으로 모듈이 깨지는 것이다. 두 가지 결함 유형 모두 후속 불량으로 열점을 유발할 수 있다.

* 이지미 출처 : www.solar-electric.com/learning-center/solar-system-lightning-protection.html/?srsltid=AfmBOoqVM6jccMIAsLeZqVdIoRFe2tND1VmK50SRy_8aaWrXIQjvwDAy