Почему электрификация солнечной панели выявляет скрытые ячейки

Краткий ответ: Подача напряжения на солнечную панель и фотографирование её собственного излучения выявляет дефекты, которые не может обнаружить визуальный осмотр. При электролюминесцентном тестировании в модуль подаётся ток, заставляя ячейки излучать инфракрасный свет, а камера фиксирует это излучение на длинах волн около 1150 нм. Трещина, разрыв токопроводящей шины или плохой контакт в паяном соединении проявляются как тёмная область, потому что там протекает меньше тока и излучается меньше света. Это важно потому, что такие дефекты невидимы глазу и часто едва заметны при измерении мощности: модуль с треснувшей ячейкой всё ещё может выдавать почти номинальную мощность, неся при этом дефект, который будет расти. Именно поэтому EL-тестирование применяется наряду с импульсным тестированием, а не заменяет его — одно измеряет выходную мощность, другое находит, где эта мощность скрывается.

Производство PV-модулей · от Джерри, Ooitech

Перед отправкой с завода солнечные панели проходят две основные проверки качества. Одна — это простой визуальный осмотр. Другая — то, о чём мы говорим сегодня: тест под напряжением. Техническое название этого — EL-тест. EL означает Электролюминесценция.

1. Наука, стоящая за EL-тестированием

Кристаллический кремниевый солнечный элемент — это, по сути, полупроводник с PN-переходом. Он обладает двунаправленными фотоэлектрическими свойствами. В повседневном использовании солнечный свет попадает на панель, запускает фотоэлектрический эффект и превращает световую энергию в электричество.

EL-тестирование обращает этот физический процесс вспять. Внешний источник питания подает прямой ток на модуль. Это вводит электроны и дырки в элемент. Эти носители заряда рекомбинируют на PN-переходе и выделяют энергию в виде фотонов, создавая эффект электролюминесценции.

Вот в чем загвоздка. Когда кремниевый элемент получает питание, излучаемый им свет находится в ближнем инфракрасном диапазоне с длиной волны около 1100-1150 нм. Этот конкретный диапазон полностью выходит за пределы человеческого зрения. Мы вообще не можем воспринимать этот свет. Даже если модуль полностью запитан и светится, невооруженным глазом он выглядит как обычное стекло. Вы не увидите никаких ярких или темных узоров.

Вот почему простой подачи питания недостаточно. Мы должны полагаться на специализированные инфракрасные камеры. EL-оборудование использует чувствительные к ближнему инфракрасному излучению CMOS или CCD-камеры в паре с ИК-фильтрами. Они делают снимки с длинной выдержкой в полностью темной среде. Эта установка преобразует невидимые инфракрасные сигналы в четкие черно-белые изображения на мониторе.

2. Зачем нам нужно EL-тестирование?

Представьте это как компьютерную томографию для солнечных панелей. Дефекты, которые невозможно заметить снаружи, становятся кристально ясными при EL-тесте. Давайте рассмотрим несколько распространенных EL-дефектов: микротрещины, холодная пайка и поврежденные токосъемные шины.

Микротрещины:Это микротрещины в кремниевой пластине, вызванные механическим напряжением. Ячейка не разломилась полностью, поэтому поверхность выглядит нормально. Но кристаллическая решетка уже треснула. Поскольку это реальное повреждение кремниевой основы, EL-камера легко его обнаруживает. На EL-изображении микротрещина выглядит как четкая черная линия.

Холодная пайка:Это происходит, когда не удается сформировать качественный сплавной контакт между паяльной лентой и основной шиной ячейки. Они соприкасаются механически, но электрическое соединение слабое. На EL-изображениях холодная пайка выглядит как локальные темные пятна или темные линии. Обычно они видны вдоль линий сетки, проявляясь как нерегулярные прерывистые черные линии или пунктирные участки.

Разрывы линий сетки:Иногда тонкие серебряные линии сетки на ячейке разрываются. Когда это происходит, путь сбора тока прерывается. Это почти всегда дефект сырья. Вы можете заметить это на EL-сканировании как черные или темные области, идущие перпендикулярно основной шине.

Около 15 лет назад покупатели редко запрашивали EL-инспекцию. Сегодня это абсолютно обязательное требование для поставок панелей, тестируемых на 100% мощности на линии. Такие вещи, как микротрещины, холодная пайка и разрывы сетки, серьезно снижают выходную мощность модуля и ухудшают его долгосрочную надежность.

Мнение Ooitech

Аппаратное обеспечение для контроля качества значительно эволюционировало, чтобы соответствовать современным высокоэффективным архитектурам ячеек, таким как TOPCon и HJT. Прогон панелей через EL-тестеры теперь не только о выявлении дефектов; речь идёт о тонкой настройке вышестоящих станок для пайки и стрингирования и ламинатор параметров в реальном времени. Заводская доходность значительно возрастает, когда данные EL напрямую передаются в главную систему управления производственной линии, чтобы предотвратить повторяющиеся проблемы механического напряжения.