Dlaczego elektryzowanie panelu słonecznego ujawnia ukryte ogniwo

Krótka odpowiedź: Naładowanie panelu słonecznego prądem i sfotografowanie jego własnej emisji ujawnia defekty, których nie znajdzie żadna kontrola wizualna. W testach elektroluminescencyjnych prąd jest wstrzykiwany do modułu, dzięki czemu ogniwa emitują światło podczerwone, a kamera rejestruje tę emisję przy długościach fali około 1150 nm. Pęknięcie, przerwanie palca lub złącze lutowane o słabym kontakcie ujawnia się jako ciemny obszar, ponieważ przepływa tam mniejszy prąd i emitowane jest mniej światła. Znaczenie tego polega na tym, że te defekty są niewidoczne dla oka i często ledwo widoczne w pomiarze mocy: moduł z pękniętym ogniwem może nadal wytwarzać moc bliską znamionowej, mimo że nosi defekt, który będzie się powiększał. Dlatego testy EL są stosowane obok testów błyskowych, a nie zamiast nich — jeden mierzy moc wyjściową, drugi znajduje, gdzie ta moc się ukrywa.

Produkcja modułów PV · autor: Jerry, Ooitech

Zanim panele słoneczne opuszczą fabrykę, przechodzą dwie główne kontrole jakości. Jedna to prosta kontrola wizualna. Druga to ta, o której dziś mówimy: test pod napięciem. Techniczna nazwa tego testu to test EL. EL oznacza Elektroluminescencja.

1. Nauka stojąca za testem EL

Ogniwo słoneczne z krzemu krystalicznego to zasadniczo półprzewodnik ze złączem PN. Ma dwukierunkowe właściwości fotoelektryczne. W codziennym użytkowaniu światło słoneczne pada na panel, wywołuje efekt fotowoltaiczny i zamienia energię świetlną w elektryczność.

Test EL odwraca ten proces fizyczny. Zewnętrzne źródło zasilania przykłada stały prąd 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.

Tu jest haczyk. Gdy ogniwo krzemowe zostanie zasilone, emitowane przez nie światło jest bliskiej podczerwieni, o długości fali około 1100-1150nm. Ten konkretny zakres całkowicie wykracza poza ludzkie widzenie. Nie jesteśmy w stanie go dostrzec. Nawet jeśli moduł jest w pełni zasilony i świeci, dla nieuzbrojonego oka wygląda jak zwykły kawałek szkła. Nie zobaczysz żadnych jasnych ani ciemnych wzorów.

Dlatego samo przyłożenie zasilania to zdecydowanie za mało. Musimy polegać na specjalistycznych kamerach obrazowania w podczerwieni. Sprzęt EL wykorzystuje kamery CMOS lub CCD czułe na bliską podczerwień w połączeniu z filtrami IR. Wykonują zdjęcia z długą ekspozycją w całkowicie ciemnym środowisku. Ten zestaw przekształca niewidzialne sygnały podczerwieni w wyraźne czarno-białe obrazy na monitorze.

2. Dlaczego potrzebujemy testu EL?

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

Mikropęknięcia:Są to mikropęknięcia w strukturze krzemu powstałe w wyniku naprężeń mechanicznych. Ogniwo nie zostało całkowicie rozdzielone, więc powierzchnia wygląda dobrze. Ale sieć krystaliczna jest już pęknięta. Ponieważ jest to rzeczywiste uszkodzenie podłoża krzemowego, kamera EL łatwo je wychwytuje. Na obrazie EL mikropęknięcie pojawia się jako wyraźna czarna linia.

Zimny lut:Dzieje się tak, gdy między taśmą lutowniczą a główną szyną zbiorczą ogniwa nie powstaje prawidłowe połączenie stopowe. 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, przerwane czarne linie lub kropkowane plamy.

Przerwane linie siatki:Czasami cienkie srebrne linie siatki na ogniwie pękają. Wtedy ścieżka zbierania prądu zostaje przerwana. Jest 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 jest to absolutny obowiązek przy wysyłkach paneli, testowanych w 100% wydajności na linii. Rzeczy takie jak mikropęknięcia, zimny lut i przerwane siatki poważnie obniżą moc wyjściową modułu i zniszczą 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 nie polega już tylko na wykrywaniu wad; chodzi o dostrajanie parametrów tabber stringer oraz laminator w czasie rzeczywistym. Wydajność fabryki znacznie wzrasta, gdy dane z testu EL są bezpośrednio przekazywane z powrotem do głównego systemu sterowania linii produkcyjnej, aby zapobiegać powtarzającym się problemom z naprężeniami mechanicznymi.