Резултатите са представени в статията ‘Три десетилетия, три климатични зони: влияние на околната среда и материалите върху дългосрочната надеждност на фотоволтаичните модули”, публикувана в списание EES Solar.

Изследователите установяват, че средногодишната загуба на производителност в тези системи е била между 0,16% и 0,24%, което е значително по-ниско от обичайно посочваните в литературата стойности от 0,75% до 1% годишно.

Всички разгледани електроцентрали са ориентирани на юг и са оборудвани със слънчеви модули, налични на пазара по онова време. Това са ARCO AM55 на американската компания Arco Solar, която тогава е била най-големият производител на фотоволтаични модули в света с годишен производствен капацитет от едва 1 МВт, както и панели Siemens от сериите SM55, SM55-HO и SM75. Модулите имат номинална мощност от 48 W до 55 W и се състоят от предно стъкло, слоеве етиленвинилацетат (EVA), монокристални силициеви клетки и полимерен ламинат отзад.

По време на изследването са наблюдавани изходната мощност на променлив и постоянен ток, температурата на околната среда и на модулите, както и интензитетът на слънчевото излъчване в равнината на панелите, измерен с пиранометри.

Изследователите класифицират условията на разполагане в три категории: ниска, средна и висока надморска височина.

Ниско разположените системи са инсталирани в различни населени места в Швейцария на височина между 310 и 522 метра над морското равнище. Това са покривни инсталации, при които панелите са интегрирани в покривите или монтирани върху плоски покриви с добра вентилация.

Анализът включва и една средновисочинна електроцентрала в Мон-Солей (1270 м, модули SM55) и две високопланински системи, монтирани върху фасади на сгради — в Бирг (2677 м, AM55) и Юнгфрауйох (3462 м, SM75).

Освен това, ‘за сравнение два модула Siemens SM55 са били съхранявани в контролирана вътрешна среда във фотоволтаичната лаборатория на Бернския университет по приложни науки от началото на мониторинга”, съобщават учените.

Те също така използват многогодишен метод за сравнение на резултатите (multi-YoY), за да определят темпа на деградация на производителността (PLR).

Резултатите показват, че PLR за всички системи варира от −0,12% до −0,55% годишно, със средни стойности между −0,24% и −0,16% годишно — значително по-ниски от типичните нива на деградация, посочвани както за стари, така и за съвременни фотоволтаични системи.

Изследователите установяват също, че системите, разположени на по-голяма надморска височина, обикновено показват по-висока ефективност и по-ниски темпове на деградация в сравнение с тези на по-ниска височина, въпреки по-силното слънчево и ултравиолетово излъчване.

Анализът показва още, че модули от една и съща серия, но с различна вътрешна конструкция, демонстрират различно поведение при деградация. Стандартните модули Siemens SM55 показват повтарящи се откази на запоените съединения, което води до увеличено последователно съпротивление и намален коефициент на запълване (Fill Factor). За разлика от тях, модификацията SM55-HO се отличава с подобрена конструкция на задния слой, осигуряваща по-добро вътрешно отражение и по-висока дългосрочна стабилност.

Като цяло резултатите показват, че дългосрочната деградация на ранните фотоволтаични модули се определя повече от термичните натоварвания, условията на вентилация и качеството на материалите, отколкото от надморската височина или интензитета на радиацията. Модулите, инсталирани в по-хладни и добре вентилирани условия, показват особено стабилна работа в продължение на десетилетия.

‘Лабораторните измервания показват, че повечето модули са запазили над 80% от първоначалната си номинална мощност след 30–35 години експлоатация, което надхвърля стандартния гаранционен праг от 80% след 25 години и демонстрира потенциал за експлоатационен живот над 50 години при умерен климат”, заключават авторите.

Разбира се, фактът, че старите модули са с толкова високо качество, не означава автоматично, че съвременните са също толкова добри. Въпреки това, в сравнение с 90-те години значително са се подобрили процедурите за тестване и сертификация, както и знанията за материалите и тяхното стареене. При подходящ контрол на качеството и използване на съвременни материали, днешните панели могат да разчитат на дълъг експлоатационен срок.

‘Изследването показва, че спецификацията на материалите е най-важният фактор, влияещ върху дълготрайността на фотоволтаичните модули… Въпреки че всички модули принадлежат към едно продуктово семейство, разликите в качеството на уплътняващите материали, пълнителите и производствените процеси водят до значителни различия в темповете на деградация. Ранните уплътняващи материали без UV-стабилизация показват ускорено стареене, докато по-новите конструкции с оптимизирани задни слоеве и по-високо качество на производство демонстрират отлична дългосрочна стабилност”.

Днес все повече производители на соларни панели преминават към 30-годишна гаранция за своите продукти. Съществуват и по-амбициозни предложения. Например, през февруари 2022 г. компанията Maxeon обяви, че предлага уникална гаранция 40/40 за своите IBC (Interdigitated Back Contact) панели — 40 години гаранция срещу производствени дефекти и 40 години гаранция за производителност.

Дългият експлоатационен срок на соларните модули оказва положително влияние върху икономиката на фотоволтаичното производство, като намалява нивото на разходите за произведена енергия (LCOE).