PV module type qualification – A review of different technologies from a reliability perspective
(2024) MVKM01 20232Department of Energy Sciences
- Abstract
- More solar power plants are being built than ever, and the number only seems to increase every year. The photovoltaic modules used in these plants are manufactured and installed today with an estimated lifetime of a minimum of 25 years; 25 years of constant exposure to various weather conditions, and 25 years of expected power production. As 90 % of all installed PV modules are less than 10 years old, it is impossible to know how today’s technology will perform after 25 years. To ensure that the modules can endure time and field exposure to produce as much energy as possible during their lifetime, it is important to consider reliability and durability when designing PV modules.
The aim of this thesis was to compile knowledge about and... (More) - More solar power plants are being built than ever, and the number only seems to increase every year. The photovoltaic modules used in these plants are manufactured and installed today with an estimated lifetime of a minimum of 25 years; 25 years of constant exposure to various weather conditions, and 25 years of expected power production. As 90 % of all installed PV modules are less than 10 years old, it is impossible to know how today’s technology will perform after 25 years. To ensure that the modules can endure time and field exposure to produce as much energy as possible during their lifetime, it is important to consider reliability and durability when designing PV modules.
The aim of this thesis was to compile knowledge about and analyse how different technologies used in PV modules affect their reliability. Additionally has a prequalification process that assesses the reliability and durability early in a project been evaluated. This was through a literature review where scientific articles, test results, and field reports were compiled, and the combined information was analysed. The module properties of back cover, cell technology, frame, interconnections, module and wafer size, and encapsulant were concluded to affect the module reliability. All properties have different design alternatives that can be used, which all have advantages and disadvantages concerning reliability that can be further assessed through tests. Additionally, some technologies are more compatible with each other and perform better in certain conditions. To be aware of and minimise reliability problems with PV modules, reliability and durability should be a factor when deciding on PV module type for a PV power plant, and this could be evaluated through tests and a technology assessment. (Less) - Popular Abstract (Swedish)
- Det byggs fler solenergianläggningar än någonsin, och det är en utveckling som bara ser ut att fortsätta under de kommande åren. Solcellsmodulerna som används i dessa så kallade solparker produceras och installeras idag med en beräknad livstid på minst 25 år; 25 år där de förväntas producera elektricitet och samtidigt konstant exponeras för olika väderförhållanden. Av alla installerade solcellsmoduler är idag 90 % mindre än 10 år gamla, vilket gör det omöjligt att veta hur dagens teknik kommer att prestera om 25 år. För att solcellsmoduler ska producera så mycket elektricitet som möjligt under sin livstid är det viktigt att de kan stå emot slitage; ett sätt att arbeta för detta är att designa solcellsmoduler med hänsyn till... (More)
- Det byggs fler solenergianläggningar än någonsin, och det är en utveckling som bara ser ut att fortsätta under de kommande åren. Solcellsmodulerna som används i dessa så kallade solparker produceras och installeras idag med en beräknad livstid på minst 25 år; 25 år där de förväntas producera elektricitet och samtidigt konstant exponeras för olika väderförhållanden. Av alla installerade solcellsmoduler är idag 90 % mindre än 10 år gamla, vilket gör det omöjligt att veta hur dagens teknik kommer att prestera om 25 år. För att solcellsmoduler ska producera så mycket elektricitet som möjligt under sin livstid är det viktigt att de kan stå emot slitage; ett sätt att arbeta för detta är att designa solcellsmoduler med hänsyn till tillförlitlighet och beständighet.
Syftet med detta examensarbete är att sammanställa kunskap om och analysera hur olika tekniker som används i solcellsmoduler påverkar modulernas tillförlitlighet och livslängd. Dessutom utreder arbetet hur en kvalificeringsprocess som undersöker framtida tillförlitlighet och beständighet kan se ut i ett tidigt skede av ett solparksprojekt. Detta genom att sammanställa information från vetenskapliga artiklar, resultat från tester av solcellsmoduler och rapporter från solparker som är i drift. Den sammanlagda informationen har sedan analyserats och olika tekniker jämförts. Följande delar hos en solcellsmodul fastställdes påverka modulens tillförlitlighet; baksida, solcellsteknik, typ av ram, sammankoppling av solceller, storlek på modul och solcell, och inkapslingsmaterial. För alla delar används olika teknikalternativ i industrin idag, exempelvis olika material, storlekar eller metoder för sammanfogning. Dessa har alla olika för-och nackdelar som kan undersökas ytterligare genom olika test. Dessutom är vissa tekniker mer kompatibla med varandra och några fungerar bättre i vissa förhållanden. För att vara medveten om och minimera problem med tillförlitligheten hos solcellsmoduler borde tillförlitlighet och beständighet vara en faktor när beslut tas om typ av solcellsmodul som ska väljas när man planerar att bygga en solcellspark, och detta kan undersökas genom olika test och utredning av olika tekniker. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9151164
- author
- Wallén, Agnes LU
- supervisor
- organization
- course
- MVKM01 20232
- year
- 2024
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Photovoltaics, PV modules, Reliability, Durability, Quality assurance
- report number
- LUTMDN/TMHP-23/5561-SE
- ISSN
- 0282-1990
- language
- English
- id
- 9151164
- date added to LUP
- 2024-05-03 13:45:41
- date last changed
- 2024-05-03 13:45:41
@misc{9151164,
abstract = {{More solar power plants are being built than ever, and the number only seems to increase every year. The photovoltaic modules used in these plants are manufactured and installed today with an estimated lifetime of a minimum of 25 years; 25 years of constant exposure to various weather conditions, and 25 years of expected power production. As 90 % of all installed PV modules are less than 10 years old, it is impossible to know how today’s technology will perform after 25 years. To ensure that the modules can endure time and field exposure to produce as much energy as possible during their lifetime, it is important to consider reliability and durability when designing PV modules.
The aim of this thesis was to compile knowledge about and analyse how different technologies used in PV modules affect their reliability. Additionally has a prequalification process that assesses the reliability and durability early in a project been evaluated. This was through a literature review where scientific articles, test results, and field reports were compiled, and the combined information was analysed. The module properties of back cover, cell technology, frame, interconnections, module and wafer size, and encapsulant were concluded to affect the module reliability. All properties have different design alternatives that can be used, which all have advantages and disadvantages concerning reliability that can be further assessed through tests. Additionally, some technologies are more compatible with each other and perform better in certain conditions. To be aware of and minimise reliability problems with PV modules, reliability and durability should be a factor when deciding on PV module type for a PV power plant, and this could be evaluated through tests and a technology assessment.}},
author = {{Wallén, Agnes}},
issn = {{0282-1990}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{PV module type qualification – A review of different technologies from a reliability perspective}},
year = {{2024}},
}