لماذا يؤدي كهربة الألواح الشمسية إلى كشف الخلايا المخفية
جدول المحتويات
إجابة سريعة: إن تمرير تيار كهربائي عبر لوح شمسي وتصوير انبعاثه الخاص يكشف عن عيوب لا يمكن لأي فحص بصري اكتشافها. في اختبار التألق الكهربائي، يُحقن التيار في الوحدة بحيث تُصدر الخلايا ضوءًا تحت الأحمر، وتلتقط الكاميرا ذلك الانبعاث عند أطوال موجية حول 1150 nm. يظهر الشق أو انقطاع خط الإصبع أو وصلة ملحومة ذات تلامس ضعيف كسمة داكنة لأن تدفق التيار فيها أقل وبالتالي ينبعث ضوء أقل. السبب في أهمية ذلك هو أن هذه العيوب غير مرئية للعين وغالبًا ما تكون بالكاد مرئية في قياس الطاقة: فالوحدة التي تحتوي على خلية متشققة يمكنها مع ذلك إنتاج ما يقارب قدرتها الاسمية بينما تحمل عيبًا سيتفاقم. لهذا يأتي اختبار التألق الكهربائي إلى جانب اختبار الفلاش بدلًا من أن يحل محله — أحدهما يقيس الخرج، والآخر يكتشف أين يختفي الخرج.
تصنيع وحدات PV · بقلم جيري، Ooitech
قبل مغادرة المصنع، تخضع الألواح الشمسية لفحصين رئيسيين للجودة. أحدهما فحص بصري بسيط. والآخر هو ما نتحدث عنه اليوم: اختبار التشغيل. الاسم التقني لهذا هو اختبار EL. EL اختصار لـ كشف عيوب التألق الكهربائي قبل وبعد التصفيح.
1. العلم وراء اختبار EL
الخلية الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري هي في الأساس شبه موصل من نوع PN junction. لها خصائص كهروضوئية ثنائية الاتجاه. في استخدامنا اليومي، يضرب ضوء الشمس اللوح، ويحفز التأثير الكهروضوئي، ويحول الطاقة الضوئية إلى كهرباء.
اختبار EL يعكس هذه العملية الفيزيائية إلى الوراء. مصدر طاقة خارجي يطبق تيارًا مستمرًا أماميًا على الوحدة. هذا يحقن الإلكترونات والثقوب في الخلية. تتحد هذه الناقلات الشحنية عند تقاطع PN وتطلق الطاقة كفوتونات، مما يخلق تأثير التلألؤ الكهربائي.
هنا المشكلة. عندما يتم تشغيل خلية السيليكون، يكون الضوء الذي تنبعث منه قريبًا من الأشعة تحت الحمراء، بطول موجة حوالي 1100-1150 نانومتر. هذه النطاق المحدد يقع تمامًا خارج رؤية الإنسان. لا يمكننا إدراك هذا الضوء على الإطلاق. حتى لو كانت الوحدة مشحونة بالكامل ومتوهجة، تبدو وكأنها قطعة زجاج عادية للعين المجردة. لن ترى أي أنماط ساطعة أو داكنة.
لهذا السبب مجرد تطبيق الطاقة ليس كافيًا على الإطلاق. يجب أن نعتمد على كاميرات تصوير متخصصة بالأشعة تحت الحمراء. تستخدم معدات EL كاميرات CMOS أو CCD حساسة للأشعة تحت الحمراء القريبة مقترنة بمرشحات IR. تلتقط لقطات طويلة التعرض في بيئة مظلمة تمامًا. هذا الإعداد يحول الإشارات تحت الحمراء غير المرئية إلى صور واضحة بالأبيض والأسود على شاشة.
2. لماذا نحتاج إلى اختبار EL؟
اعتبرها بمثابة فحص CT للألواح الشمسية. العيوب التي لا يمكنك رؤيتها من الخارج تصبح واضحة تمامًا من خلال اختبار EL. دعنا نلقي نظرة على بعض عيوب EL الشائعة: الشقوق الدقيقة، واللحام البارد، وخطوط الشبكة المكسورة.
الشقوق الدقيقة:هذه شقوق دقيقة في جسم السيليكون ناتجة عن الإجهاد الميكانيكي. لم تنفصل الخلية تمامًا، لذا يبدو السطح سليمًا. لكن الشبكة البلورية متشققة بالفعل. نظرًا لأنه ضرر فعلي لقاعدة السيليكون، تلتقطها كاميرا EL بسهولة. في صورة EL، يظهر الشق الدقيق كخط أسود واضح.
اللحام البارد:يحدث هذا عندما يفشل تكوين اتصال سبيكة جيد بين شريط اللحام والشريط الرئيسي للخلية. يتلامسان ميكانيكيًا، لكن الاتصال الكهربائي ضعيف. في صور EL، يظهر اللحام البارد كبقع داكنة محلية أو خطوط داكنة. عادةً ما تراها تمتد على طول خطوط الشبكة، وتظهر كخطوط سوداء مكسورة غير منتظمة أو بقع منقطة.
خطوط الشبكة المكسورة:أحيانًا تنكسر خطوط الشبكة الفضية الدقيقة على الخلية. عندما يحدث هذا، ينقطع مسار تجميع التيار. هذا دائمًا تقريبًا عيب في المادة الخام. يمكنك اكتشافه في فحص EL كمناطق سوداء أو داكنة تمتد عموديًا على الشريط الرئيسي.
منذ حوالي 15 عامًا، نادرًا ما طلب المشترون فحوصات EL. اليوم، أصبح أمرًا لا غنى عنه تمامًا لشحنات الألواح، ويتم اختباره بسعة 100% على الخط. أشياء مثل الشقوق الدقيقة واللحام البارد والشبكات المكسورة ستؤدي إلى خفض طاقة الوحدة بشكل خطير وتدمير موثوقيتها على المدى الطويل.
رؤية Ooitech
تطورت أجهزة مراقبة الجودة بشكل كبير لتواكب معماريات الخلايا الحديثة عالية الكفاءة مثل TOPCon و HJT. لم يعد دفع الألواح عبر أجهزة اختبار EL مقتصراً على اكتشاف العيوب فحسب؛ بل أصبح يتعلق بضبط غالباً ما تُعتبر و قبل التصفيح، يجب أن تجتاز الوحدة المجمعة الفحص البصري و المعلمات في المنبع في الوقت الفعلي. ترتفع عوائد المصنع بشكل ملحوظ عندما تتغذى بيانات EL مباشرة في نظام التحكم الرئيسي لخط الإنتاج لمنع مشكلات الإجهاد الميكانيكي المتكررة.
