Reduction of PID in Utility-Scale Photovoltaic Installations Through Enhanced Grounding Using Hydrogel-Graphite Filler

Abstract

Potential-induced degradation (PID) can reduce photovoltaic (PV) plant output by up to 30 % within a single year, primarily due to voltage-driven ion migration and leakage currents. This study proposes a cost-effective mitigation strategy that couples deep, vertical composite electrodes with a hydrogel-graphite backfill (GGG-mix) [2]. The backfill reduces soil resistivity, stabilizes seasonal fluctuations, and limits the module-ground potential difference. Modelling confirmed an equivalent electrode diameter almost eighty-times larger than a conventional 12 mm rod. Economic analysis indicated a 20 % reduction in installation cost relative to pre-drilled electrodes. The proposed method therefore offers a practical pathway to PID-resilient PV deployment in high-resistivity soils. Деградация, вызванная потенциалом (PID), может снизить выработку фотоэлектрической (ФЭ) установки до 30 % в течение одного года, главным образом из-за миграции ионов, вызванной напряжением, и токов утечки. В данном исследовании предлагается экономически эффективная стратегия снижения, которая сочетает глубокие вертикальные композитные электроды с гидрогелево-графитовой засыпкой (GGG-mix) [2]. Засыпка снижает удельное сопротивление грунта, стабилизирует сезонные колебания и ограничивает разность потенциалов между модулем и землей. Моделирование подтвердило, что эквивалентный диаметр электрода почти в восемьдесят раз больше, чем у обычного стержня диаметром 12 мм. Экономический анализ показал снижение стоимости установки на 20 % по сравнению с предварительно просверленными электродами. Таким образом, предложенный метод обеспечивает практический путь к устойчивому к PID развертыванию фотоэлектрических систем в грунтах с высоким сопротивлением.