Dlaczego elektryzowanie panelu słonecznego ujawnia ukryte pęknięcia ogniw?

Zanim opuszczą fabrykę, panele słoneczne przechodzą dwie główne kontrole jakości. Jedna to prosta kontrola wizualna. Druga to to, o czym mówimy dzisiaj: test zasilania. Nazwa techniczna to test EL. EL oznacza elektroluminescencję.

1. Nauka stojąca za testowaniem EL

Krystaliczne ogniwo słoneczne z krzemu to w istocie półprzewodnik złączowy PN. Ma dwukierunkowe właściwości fotoelektryczne. W codziennym użytkowaniu światło słoneczne pada na panel, wywołuje efekt fotowoltaiczny i zamienia energię świetlną na energię elektryczną.

Testowanie EL odwraca ten proces fizyczny. Zewnętrzne źródło zasilania przykłada prąd stały w kierunku przewodzenia do modułu. Wstrzykuje to elektrony i dziury do ogniwa. Te nośniki ładunku rekombinują na złączu PN i uwalniają energię w postaci fotonów, tworząc efekt elektroluminescencji.

I tu jest haczyk. Gdy ogniwo krzemowe jest zasilane, emitowane przez nie światło jest bliskie podczerwieni, o długości fali około 1100-1150nm. To konkretne pasmo całkowicie wypada poza zakres widzenia ludzkiego. W ogóle nie możemy dostrzec tego światła. Nawet jeśli moduł jest w pełni zasilany i świeci, dla gołego oka wygląda jak zwykła tafla szkła. Nie zobaczysz żadnych jasnych ani ciemnych wzorów.

Dlatego samo przyłożenie zasilania to zdecydowanie za mało. Musimy polegać na specjalistycznych kamerach do obrazowania w podczerwieni. Sprzęt EL wykorzystuje czułe na bliską podczerwień kamery CMOS lub CCD z filtrami IR. Robią one zdjęcia z długim czasem naświetlania w całkowicie ciemnym otoczeniu. Taka konfiguracja przekształca niewidzialne sygnały podczerwone w wyraźne czarno-białe obrazy na monitorze.

2. Dlaczego potrzebujemy testowania EL?

Pomyśl o tym jak o tomografii komputerowej dla paneli słonecznych. Wady, których nie można dostrzec z zewnątrz, stają się krystalicznie jasne dzięki testowi EL. Przyjrzyjmy się kilku typowym wadom EL: mikropęknięciom, zimnym lutom i uszkodzonym liniom siatki.

Mikropęknięcia:Są to mikropęknięcia w strukturze krzemu spowodowane naprężeniami mechanicznymi. Ogniwo nie pękło całkowicie, więc powierzchnia wygląda dobrze. Ale sieć krystaliczna jest już pęknięta. Ponieważ jest to rzeczywiste uszkodzenie podłoża krzemowego, kamera EL łatwo je wykrywa. Na obrazie EL mikropęknięcie pojawia się jako wyraźna czarna linia.

Zimny lut:Dzieje się tak, gdy nie powstaje dobre połączenie stopowe między taśmą lutowniczą a główną szyną zbiorczą ogniwa. Stykają się mechanicznie, ale połączenie elektryczne jest słabe. Na obrazach EL zimny lut pojawia się jako lokalne ciemne plamy lub ciemne linie. Zwykle widać je wzdłuż linii siatki, jako nieregularne, przerywane czarne linie lub kropkowane plamy.

Przerwane linie siatki:Czasami cienkie srebrne linie siatki na ogniwie pękają. Gdy to nastąpi, ścieżka zbierania prądu zostaje przerwana. To prawie zawsze wada surowca. Można to zauważyć na skanie EL jako czarne lub ciemne obszary biegnące prostopadle do głównej szyny zbiorczej.

Około 15 lat temu kupujący rzadko prosili o inspekcje EL. Dziś to absolutna konieczność przy dostawach paneli, testowanych w 100% na linii produkcyjnej. Rzeczy takie jak mikropęknięcia, zimne luty i przerwane linie siatki poważnie obniżają moc modułu i rujnują jego długoterminową niezawodność.

Opinia Ooitech

Sprzęt do kontroli jakości znacznie ewoluował, aby nadążyć za nowoczesnymi architekturami ogniw o wysokiej wydajności, takimi jak TOPCon i HJT. Przepuszczanie paneli przez testery EL to już nie tylko wykrywanie wad; chodzi o dostrajanie parametrów maszyn do łączenia i laminowania w czasie rzeczywistym. Wydajność fabryk znacznie wzrasta, gdy dane EL są bezpośrednio przekazywane do głównego systemu sterowania linią produkcyjną, aby zapobiegać powtarzającym się problemom z naprężeniami mechanicznymi.