Perché il test EL può rivelare micro-crepe nascoste nelle celle solari

Introduzione del prodotto

Test EL e test IV nella produzione di moduli solari

In una linea di produzione di pannelli solari, due fasi di ispezione sono particolarmente importanti: test EL e test IV. Il test IV è normalmente utilizzato come ispezione finale delle prestazioni. Conferma se il modulo fotovoltaico finito soddisfa la potenza di uscita richiesta prima della spedizione.

Tuttavia, il test IV misura le prestazioni elettriche dell'intero modulo. Non può individuare con precisione i difetti in una singola cella solare, come micro-crepe nascoste, dita interrotte, saldature scadenti o contaminazione locale. È qui che l'imaging EL diventa molto utile. Il test EL rende visibili i problemi interni invisibili, aiutando i team di produzione a identificare i difetti prima che il modulo raggiunga il cliente.

Il test EL è utilizzato principalmente per analisi qualitativa della posizione delle celle all'interno di un modulo fotovoltaico. Può aiutare a rilevare micro-crepe, celle rotte, linee di griglia interrotte, saldature deboli, dissaldature, contaminazione da sporco, scarsa sinterizzazione e disomogeneità nell'efficienza delle celle.

Parametri tecnici

Logica tecnica di base dell'imaging EL

Il principio di funzionamento del test EL è strettamente correlato al principio di funzionamento di una cella solare. Una cella solare in silicio cristallino è composta principalmente da materiali semiconduttori di tipo P e tipo N. Quando le regioni di tipo P e tipo N formano una giunzione PN, viene generato un campo elettrico incorporato all'interfaccia di contatto.

Sotto la luce solare, l'energia dei fotoni eccita le coppie elettrone-lacuna. Gli elettroni vengono spinti verso la regione N, mentre le lacune vengono spinte verso la regione P. Questa separazione di carica crea corrente, che è il principio base di generazione di energia di una cella solare.

Ma cosa succede se invertiamo questo processo?

Durante il test EL, le sonde del tester entrano in contatto con i busbar positivo e negativo del modulo fotovoltaico. Quindi, viene applicata una tensione esterna al modulo. Questa tensione viene condotta attraverso i busbar, trasferita ai ribbon, poi consegnata agli elettrodi d'argento sulla superficie della cella. Da lì, la corrente entra nelle regioni semiconduttrici di tipo P e N all'interno della cella.

Mentre elettroni e lacune si muovono direzionalmente, formano un anello di corrente. Quando questi portatori entrano nell'area della giunzione PN, chiamata anche regione di svuotamento, ricombinazione radiativa si verifica. Durante la ricombinazione, gli elettroni passano da un livello energetico più alto a uno più basso e rilasciano energia in eccesso. Questa energia viene emessa sotto forma di fotoni, producendo luce nel vicino infrarosso con una lunghezza d'onda di circa 1100-1200 nm.

Una fotocamera EL professionale cattura questa luce nel vicino infrarosso e genera l'immagine EL.

Va notato che sia gli elettroni che le lacune sono portatori. Il loro movimento direzionale può essere semplicemente inteso come flusso di corrente.

Una piccola nota: il principio di funzionamento del test EL è simile al principio di funzionamento di una lampada LED. Pertanto, quando il termine ricombinazione radiativa appare, non significa che i moduli solari generino radiazioni nocive.

Vantaggi Tecnici

Perché i difetti diventano visibili nelle immagini EL

Nell'imaging EL, qualsiasi difetto che influisce sulla trasmissione della corrente, o più precisamente sulla trasmissione dei portatori, può diventare visibile. Se gli elettroni o le lacune non possono passare agevolmente attraverso una certa area, la ricombinazione radiativa si indebolirà o si fermerà in quell'area. Di conseguenza, vengono emessi meno fotoni e l'area appare più scura nell'immagine EL.

• Micro-crepe: Una crepa nascosta si riferisce a una minuscola crepa all'interno della cella solare che è difficile da vedere a occhio nudo. Sebbene possa sembrare invisibile dall'esterno, per i portatori come elettroni e lacune, la crepa è come una barriera. La trasmissione dei portatori è bloccata in quella posizione, quindi la ricombinazione radiativa non avviene normalmente. Senza emissione di fotoni, la crepa appare come una linea nera nell'immagine EL.

• Saldatura debole: La saldatura debole di solito appare come punti scuri locali o linee scure nelle immagini EL. Questi difetti sono spesso distribuiti lungo la direzione della linea di griglia e possono apparire come linee nere irregolari e discontinue o aree scure punteggiate. Il motivo principale è che il nastro e la linea di griglia non formano una connessione metallica efficace. Ciò aumenta notevolmente la resistenza di contatto. La trasmissione della corrente è bloccata nell'area di saldatura debole, quindi i portatori non possono passare efficientemente attraverso quella posizione nella cella. L'intensità luminosa è ridotta, formando un'area scura chiara rispetto alle celle normali adiacenti.

• Dita rotte: Le dita rotte si verificano quando le linee sottili della griglia frontale della cella solare vengono interrotte o separate dalla superficie della cella. La corrente iniettata dalla barra collettrice non può raggiungere l'area della griglia fine disconnessa, o la corrente sul dito non può entrare nella giunzione PN all'interno della cella. In quest'area, la densità di corrente della giunzione PN diventa molto bassa o addirittura zero, risultando in un'emissione debole o assente. Questo forma una tipica anomalia di dito rotto nelle immagini EL.

Applicazione del prodotto

Ruolo del test EL nel controllo qualità dei moduli solari

Il test EL è ampiamente utilizzato nella produzione di moduli solari perché offre agli ingegneri di produzione un modo diretto per ispezionare i difetti a livello di cella. È particolarmente importante dopo processi meccanici o termici chiave, dove le celle possono essere stressate o danneggiate.

I punti di applicazione comuni includono:

• Ispezione delle celle in entrata: Per verificare se le celle solari presentano già crepe, differenze di colore, linee di griglia rotte o efficienza non uniforme prima dell'assemblaggio del modulo.

• Dopo la stringatura: Per identificare crepe, saldature deboli, disallineamento dei ribbon o interruzioni dei finger causati durante l'operazione di tabber stringer.

• Dopo layup e bussing: Per confermare che le stringhe siano correttamente collegate e che eventuali difetti di saldatura appaiano prima della laminazione.

• Dopo laminazione: Per ispezionare se la pressione termica ha causato nuove crepe o ampliato difetti esistenti.

• Ispezione finale del modulo: Per supportare la classificazione di qualità insieme ai test IV e all'ispezione visiva.

Nella produzione pratica, i test EL e i test IV non si sostituiscono a vicenda. Il test IV dice al produttore se la potenza del modulo è conforme. Il test EL dice al produttore perché un modulo potrebbe essere anomalo e dove si trova il difetto. Quando vengono utilizzati insieme, la fabbrica può costruire un sistema di controllo qualità più completo.

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Consiglio pratico per i produttori di moduli fotovoltaici

Il test EL può rivelare micro-crepe nascoste perché la crepa blocca il movimento dei portatori all'interno della cella solare. Una volta interrotta la trasmissione dei portatori, la ricombinazione radiativa diventa debole o scompare in quella regione, e l'immagine EL mostra una linea scura o un'area scura. Questo è il motivo per cui il test EL è uno dei metodi di ispezione più efficaci per identificare difetti interni delle celle non visibili a occhio nudo.

Per le fabbriche di moduli fotovoltaici, il valore del test EL non è solo trovare moduli difettosi. Ancora più importante, aiuta a ricondurre i difetti a fasi del processo come movimentazione delle celle, stringatura, saldatura, layup, laminazione e assemblaggio finale. Ciò rende l'ispezione EL uno strumento chiave per migliorare la resa, ridurre i reclami dei clienti e stabilizzare la qualità dei moduli.

Il punto di vista di Ooitech

Come fornitore di attrezzature specializzato in linee di produzione di pannelli solari, Ooitech vede il test EL come più di una semplice stazione di ispezione. Il vero valore è il feedback di processo: se micro-crepe compaiono frequentemente dopo la stringatura o la laminazione, la fabbrica non dovrebbe solo scartare i moduli difettosi, ma anche rivedere lo stress di movimentazione, la temperatura di saldatura, la tensione dei ribbon e i parametri di laminazione. Per i moderni moduli MBB, TOPCon e con celle di grandi dimensioni, una strategia di ispezione EL ben posizionata può ridurre notevolmente i rischi di qualità nascosti prima della spedizione.