सौर पैनल में “हॉट स्पॉट” (Hot Spots): कारण, रोकथाम एवं कारखाना-जाँच

“हॉट स्पॉट” कैसे बनता है?

“हॉट स्पॉट” का निर्माण तब होता है, जब कोई सौर सेल छायांगित हो जाता है या खराब हो जाता है। इसके कारण वह सेल प्रतिरोधक लोड बन जाता है, एवं उस सीरीज में मौजूद अन्य स्वस्थ सेलों द्वारा उत्पन्न विद्युत धारा उस खराब सेल के माध्यम से ही प्रवाहित होनी पड़ती है। इस प्रक्रिया में अतिरिक्त ऊष्मा उत्पन्न होती है, जिससे वह सेल अधिक गर्म हो जाता है।

मॉड्यूल के अंदर की सेलें श्रृंखलाबद्ध (सीरीज़) रूप से जुड़ी होती हैं, इसलिए सभी सेलों में एक ही धारा प्रवाहित होती है। यदि किसी सेल पर पत्ती, पक्षी का मल या धूल आ जाती है, तो वह सेल अपना कार्य बंद कर देती है। यह सेल सीधे ही काम करना बंद नहीं कर देती; बल्कि वह एक “बोझ” (load) बन जाती है। बाकी की सेलें अपनी धारा को उस छाए हुए सेल के माध्यम से आगे भेजती हैं, एवं ऊर्जा स्थानीय रूप से ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है। स्थानीय तापमान 80°C या उससे अधिक तक पहुँच सकता है, जिससे नुकसान और बढ़ जाता है – एनकैप्सुलेंट (आमतौर पर EVA फिल्म) टूट जाता है, सोल्डर जोड़ ढीले हो जाते हैं, एवं सेल की स्वयं की संरचना भी नष्ट हो जाती है।

छाया पड़ने के कारण होने वाले नुकसान के अलावा, दो अन्य कारक भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं:

1. सेल की गुणवत्ता: ऐसी सेलें जिनमें सामग्री असमान हो या जिनका सोल्डरिंग कार्य ठीक से न हो, सामान्य प्रकाश में अधिक गर्म हो जाती हैं। उद्योग में माना जाता है कि दोषपूर्ण सेलों में गर्म बिंदु (hot spots) स्वस्थ सेलों की तुलना में लगभग 3–5 गुना अधिक बार उत्पन्न होते हैं।
2. स्ट्रिंग का डिज़ाइन: अलग-अलग बैचों या विनिर्देशों से बनी सेलों को एक साथ जोड़ने से धारा का वितरण असमान हो जाता है, जिससे कोई एक सेल कमज़ोर लिंक (weak link) बन जाती है एवं नुकसान होने की संभावना बढ़ जाती है।

आधी सेल वाले एवं द्विपक्षीय (बाइफेशियल) पैनल, छाया के प्रभाव का बेहतर तरीके से सामना क्यों करते हैं?

आधी सेल वाले पैनलों में केवल आधी सेलें ही श्रृंखला में जुड़ी होती हैं, इसलिए यदि कोई एक सेल छाए में आ जाती है, तो भी बाकी की सेलें अपना कार्य जारी रख सकती हैं। द्विपक्षीय पैनलों में दोनों तरफ की सेलें एक ही धारा को प्राप्त करती हैं; इसलिए एक सेल के निष्क्रिय होने से पूरे पैनल पर कम प्रभाव पड़ता है।

जब किसी पैनल का एक कोना छाया में आ जाता है, तो सभी पैनलों में उत्पादन में समान मात्रा में कमी नहीं आती।

• हाफ-सेल मॉड्यूल (Half-cell modules): प्रत्येक सेल को आधा काटकर उन्हें समानांतर जोड़े में पुनः जोड़ा जाता है। इससे सीरीज प्रतिरोध (series resistance) कम हो जाता है, एवं छायाग्रस्त हिस्से का प्रभाव पैनल के केवल एक छोटे हिस्से तक सीमित रहता है। ऐसी स्थितियों में, जहाँ आंशिक छाया अपरिहार्य हो (जैसे पेड़ के बगल में लगा पोल, या धूलयुक्त वातावरण में दक्षिण की ओर मुखी पैनल), हम हाफ-सेल मॉड्यूलों का ही उपयोग करते हैं।
• डबल-ग्लास बाइफेशियल मॉड्यूल (Double-glass bifacial modules): ये पैनल पिछली ओर से परावर्तित प्रकाश से भी ऊर्जा प्राप्त करते हैं; इससे सामने की ओर आने वाली छाया का प्रभाव कम हो जाता है। इसका दूसरा लाभ संरचनात्मक है – दो काँच की परतें पैनल को मजबूत बनाती हैं, एवं अंदरूनी दोषों के कारण होने वाली समस्याओं से बचाव होता है (जो सस्ते पैनलों में आम हैं)।

कोई भी विकल्प छाया को पूरी तरह से दूर नहीं कर सकता; वे केवल उसके प्रभाव को कम करते हैं, न कि उसे पूरी तरह से खत्म करते हैं।

ऑफ-ग्रिड (off-grid) डिज़ाइनों में हमें लगातार होने वाली गलतियाँ…

इस पृष्ठ के मूल संस्करण में पाठकों से कहा गया था कि वे अपनी सॉलर स्ट्रिंग (string) का आकार “इन्वर्टर की MPPT (Maximum Power Point Tracking) वोल्टेज रेंज” के अनुसार तय करें। हालाँकि, ऑफ-ग्रिड (off-grid) प्रकाश उपकरणों में इन्वर्टर ही नहीं होता। डीसी-कपल्ड (DC-coupled) प्रणालियों में, सॉलर स्ट्रिंग का वोल्टेज “चार्ज कंट्रोलर” (charge controller) की MPPT विंडो के भीतर होना आवश्यक है; क्योंकि यही उपकरण पैनल से बैटरी तक चार्जिंग प्रक्रिया को नियंत्रित करता है। यदि यह विंडो सही न हो, तो पैनल पूरे दिन अपने अधिकतम शक्ति बिंदु (maximum power point) से काम नहीं कर पाएगा, जिसके परिणामस्वरूप आउटपुट चार्ट पर ऐसी समस्याएँ दिखाई देंगी जैसे कि पैनल पर लगातार छाया पड़ रही हो।

यह सुधार व्यवहारिक रूप से बहुत महत्वपूर्ण है: जब कोई ग्राहक शिकायत करता है कि पैनल का प्रदर्शन ठीक नहीं है, तो हम सबसे पहले पैनल के अधिकतम शक्ति वोल्टेज (Vmp) की तुलना कंट्रोलर की MPPT विंडो से करते हैं, न कि मौसम की। हमारा कंट्रोलर साइजिंग कैलकुलेटर इस तुलना को एक मिनट में ही पूरा कर देता है, एवं ऐसी असंगतियों को पहचान लेता है जिनके कारण ग्राहकों को कोई शिकायत करने की आवश्यकता ही नहीं पड़ती।

हमारी आगमन पर होने वाली निरीक्षा (incoming inspection) में क्या देखा जाता है?

हमारी आगमन पर होने वाली निरीक्षा में निम्नलिखित बातों पर ध्यान दिया जाता है:

1. क्या सॉलर स्ट्रिंगों का आकार इन्वर्टर की MPPT वोल्टेज रेंज के अनुसार सही तरीके से तय किया गया है?
2. क्या चार्ज कंट्रोलर सही तरीके से काम कर रहा है?
3. क्या पैनल का वोल्टेज चार्ज कंट्रोलर की MPPT विंडो के भीतर है?
4. क्या पैनल पूरे दिन अपने अधिकतम शक्ति बिंदु पर काम कर रहा है?
5. क्या पैनल से बैटरी तक चार्जिंग प्रक्रिया सुचारू रूप से हो रही है?

यदि कोई भी असंगति पाई जाती है, तो उसे तुरंत ठीक किया जाता है ताकि ग्राहकों को कोई समस्या न हो।

“हॉट स्पॉट्स” (Hot Spots) को उस समय ही ठीक करना सबसे सस्ता होता है, जब मॉड्यूल को किसी फिक्स्चर से जोड़ा न जाए। हमारी आगामी निरीक्षण प्रक्रिया में, प्रत्येक बैच का इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस (Electroluminescence – EL) परीक्षण किया जाता है – यह एक ऐसा परीक्षण है जिसमें प्रत्येक सेल को फॉरवर्ड करंट (Forward Current) के तहत देखा जाता है, ताकि दरारें, टूटे हुए हिस्से एवं ऐसे क्षेत्र दिख सकें जो फ्लैशलाइट के तहत अदृश्य होते हैं। सेल-स्तर पर दोष वाले मॉड्यूल कभी भी असेंबली (Assembly) प्रक्रिया तक नहीं पहुँचते। हम मॉड्यूलों की मिलान केवल नामपट्टियों (Nameplates) के आधार पर नहीं, बल्कि उनके द्वारा उत्पन्न किए गए विद्युत प्रवाह (Measured Current) के आधार पर भी करते हैं; क्योंकि नामपट्टियों में होने वाली असंगतियाँ ही विद्युत प्रवाह में असंतुलन का कारण बन सकती हैं।

वास्तव में कार्य करने वाला रखरखाव कार्यक्रम (The Maintenance Schedule That Actually Works):

इंस्टॉल किए गए फिक्स्चरों के लिए, रखरखाव कार्यक्रम संक्षिप्त एवं साधारण होता है…

1. सरणी की सफाई एक निश्चित चक्र में करें: धूलदार वातावरण में मासिक रूप से, सामान्य वातावरण में त्रैमासिक रूप से। सेलों के बीच के अंतर पर ध्यान दें; वहीं पर गंदगी एकत्र होकर सेलों को नुकसान पहुँचा सकती है।
2. पहले तूफानी मौसम के बाद फ्रेम के हार्डवेयर को पुनः टॉर्क करें, फिर प्रतिवर्ष। ढीले क्लैम फ्रेम का कोण बदल सकते हैं एवं सेलों के किनारों को नुकसान पहुँचा सकते हैं।
3. ओले या भारी बारिश के बाद जाँच करें: ओले पदार्थ सेलों पर दरारें पैदा कर सकते हैं; फ्रेम का टॉर्क जाँचें एवं जंक्शन-बॉक्स के कनेक्शनों की जाँच करें। आज की छोटी सी दरार अगली गर्मी में बड़ी समस्या बन सकती है।

एक सीमा: सफाई की आवृत्ति स्थानीय धूल एवं पक्षियों के प्रभाव के आधार पर तय की जानी चाहिए; कारखाने द्वारा दी गई संख्याएँ पहले वर्ष के अवलोकन के लिए पर्याप्त नहीं हैं। वास्तव में देखी गई गंदगी की मात्रा को लॉग करें, फिर उस आधार पर सफाई का चक्र तय करें।

यह पृष्ठ क्या नहीं कवर करता है?

(“What this page does not cover…”): यह पृष्ठ उन विशेष परिस्थितियों या तकनीकी विवरणों को नहीं कवर करता है जो स्थानीय परिवेश या उत्पाद की विशेषताओं पर निर्भर हैं। इसमें सफाई की विधियों, उपकरणों के रखरखाव, या अन्य तकनीकी पहलुओं का विस्तार से वर्णन नहीं किया गया है।

यह पृष्ठ, सौर स्ट्रीट लाइट्स एवं अन्य ऑफ-ग्रिड लाइटिंग सिस्टमों में उपयोग होने वाले “डीसी-कपल्ड” (DC-coupled) मॉड्यूलों के लिए “हॉट-स्पॉट” (hot-spot) घटनाओं की रोकथाम संबंधी जानकारी प्रदान करता है। यह मेगावाट-स्केल के पीवी (PV) संयंत्रों, ट्रैकिंग प्रणालियों, या ग्रिड-टाइड स्ट्रिंग इन्वर्टरों (grid-tied string inverters) के बारे में जानकारी नहीं देता; क्योंकि इनकी संरचना एवं विफलता के कारण (failure modes) अलग-अलग होते हैं। यदि आप किसी उपकरण के पैनल एवं बैटरी का आकार शुरूआत से ही निर्धारित करना चाहते हैं, तो हमारे कंट्रोलर साइजिंग कैलकुलेटर का उपयोग करें; यदि आप हार्डवेयर खरीद रहे हैं, तो ऑल-इन-वन सौर स्ट्रीट लाइट में पैनल एवं बैटरियाँ पहले से ही मानक रूप से उपलब्ध होती हैं।