Perché elettrificare un pannello solare rivela celle nascoste

Risposta rapida: Elettrificare un pannello solare e fotografare la sua stessa emissione rivela difetti che nessuna ispezione visiva può individuare. Nel test di elettroluminescenza, la corrente viene iniettata nel modulo in modo che le celle emettano luce infrarossa, e una telecamera riprende quell'emissione a lunghezze d'onda intorno ai 1150 nm. Una crepa, un'interruzione del dito o una giunzione saldata con scarso contatto si manifesta come una macchia scura perché lì fluisce meno corrente e viene emessa meno luce. Il motivo per cui questo è importante è che questi difetti sono invisibili a occhio nudo e spesso a malapena visibili in una misurazione di potenza: un modulo con una cella crepata può comunque produrre quasi la sua potenza nominale pur portando un difetto che crescerà. Ecco perché il test EL affianca il flash test invece di sostituirlo: uno misura l'output, l'altro trova dove si nasconde l'output.

Produzione di moduli fotovoltaici · di Jerry, Ooitech

Prima di lasciare la fabbrica, i pannelli solari vengono sottoposti a due importanti controlli di qualità. Uno è una semplice ispezione visiva. L'altro è quello di cui parliamo oggi: il test di accensione. Il nome tecnico è test EL. EL sta per Elettroluminescenza.

1. La scienza dietro il test EL

Una cella solare in silicio cristallino è essenzialmente un semiconduttore a giunzione PN. Ha proprietà fotoelettriche bidirezionali. Nell'uso quotidiano, la luce solare colpisce il pannello, attiva l'effetto fotovoltaico e trasforma l'energia luminosa in elettricità.

Il test EL inverte questo processo fisico. Una fonte di alimentazione esterna applica una corrente continua diretta al modulo. Questo inietta elettroni e lacune nella cella. Questi portatori di carica si ricombinano alla giunzione PN e rilasciano energia sotto forma di fotoni, creando l'effetto di elettroluminescenza.

Ecco il punto. Quando la cella di silicio viene alimentata, la luce che emette è nel vicino infrarosso, con una lunghezza d'onda intorno a 1100-1150nm. Questa banda specifica cade completamente al di fuori della visione umana. Non possiamo percepire affatto questa luce. Anche se il modulo è completamente alimentato e luminoso, appare solo come un normale pezzo di vetro a occhio nudo. Non vedrai alcun motivo chiaro o scuro.

Ecco perché applicare semplicemente energia non è affatto sufficiente. Dobbiamo affidarci a telecamere specializzate per imaging a infrarossi. Le apparecchiature EL utilizzano telecamere CMOS o CCD sensibili al vicino infrarosso abbinate a filtri IR. Scattano foto a lunga esposizione in un ambiente completamente buio. Questa configurazione converte i segnali infrarossi invisibili in chiare immagini in bianco e nero su un monitor.

2. Perché abbiamo bisogno del test EL?

Pensalo come una TAC per i pannelli solari. I difetti che non puoi notare dall'esterno diventano chiarissimi attraverso un test EL. Diamo un'occhiata ad alcuni difetti EL comuni: micro-crepe, saldature fredde e linee di griglia rotte.

Micro-crepe:Queste sono microfratture nel corpo di silicio causate da stress meccanico. La cella non si è completamente spezzata, quindi la superficie sembra a posto. Ma il reticolo cristallino è già incrinato. Poiché si tratta di un danno reale alla base di silicio, la telecamera EL lo rileva facilmente. In un'immagine EL, una microfrattura appare come una linea nera ben distinta.

Saldatura a freddo:Questo accade quando non si forma un buon contatto di lega tra il nastro di saldatura e la barra collettrice principale della cella. Toccano meccanicamente, ma la connessione elettrica è debole. Nelle immagini EL, la saldatura a freddo appare come macchie scure localizzate o linee scure. Di solito le vedrai lungo le linee della griglia, che appaiono come linee nere irregolari e spezzate o chiazze punteggiate.

Linee della griglia rotte:A volte le sottili linee d'argento della griglia sulla cella si rompono. Quando ciò accade, il percorso di raccolta della corrente viene interrotto. Questo è quasi sempre un difetto della materia prima. Puoi individuarlo in una scansione EL come aree nere o scure che corrono perpendicolari alla barra collettrice principale.

Circa 15 anni fa, gli acquirenti raramente richiedevano ispezioni EL. Oggi, è un requisito assoluto per le spedizioni di pannelli, testati al 100% della capacità sulla linea. Cose come microfratture, saldature a freddo e griglie rotte possono ridurre seriamente la potenza di un modulo e rovinare la sua affidabilità a lungo termine.

Il Punto di Vista di Ooitech

L'hardware per il controllo qualità si è evoluto drasticamente per stare al passo con le moderne architetture di celle ad alta efficienza come TOPCon e HJT. Far passare i pannelli attraverso i tester EL non serve più solo a individuare i difetti; si tratta di mettere a punto in tempo reale i parametri tabber stringer e sistemi servo laminatore a monte. I rendimenti in fabbrica aumentano in modo significativo quando i dati EL vengono retroalimentati direttamente nel sistema di controllo principale della linea di produzione per prevenire problemi ripetuti di stress meccanico.