لماذا يمكن لاختبار EL الكشف عن الشقوق الدقيقة المخفية في الخلايا الشمسية
مقدمة المنتج
اختبار EL واختبار IV في تصنيع الوحدات الشمسية
في خط إنتاج الألواح الشمسية، هناك خطوتان للتفتيش مهمتان بشكل خاص: اختبار EL و اختبار IV. يُستخدم اختبار IV عادةً كفحص الأداء النهائي. يؤكد ما إذا كانت الوحدة الكهروضوئية النهائية تفي بقدرة الخرج المطلوبة قبل الشحن.
ومع ذلك، يقيس اختبار IV الأداء الكهربائي للوحدة بأكملها. لا يمكنه تحديد موقع العيوب في خلية شمسية واحدة بدقة، مثل الشقوق الدقيقة المخفية، أو الأصابع المكسورة، أو ضعف اللحام، أو التلوث الموضعي. هنا يصبح تصوير EL مفيدًا جدًا. يجعل اختبار EL المشكلات الداخلية غير المرئية مرئية، مما يساعد فرق الإنتاج على تحديد العيوب قبل وصول الوحدة إلى العميل.
يُستخدم اختبار EL بشكل أساسي لـ تحليل الموقع النوعي للخلايا داخل الوحدة الكهروضوئية. يمكن أن يساعد في اكتشاف الشقوق الدقيقة، والخلايا المكسورة، وخطوط الشبكة المتقطعة، وضعف اللحام، وفك اللحام، وتلوث الأوساخ، وضعف التلبيد، وعدم انتظام كفاءة الخلية.
المعايير الفنية
المنطق التقني الأساسي لتصوير EL
يرتبط مبدأ تشغيل اختبار EL ارتباطًا وثيقًا بمبدأ عمل الخلية الشمسية. تتكون الخلية الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري بشكل أساسي من مواد شبه موصلة من النوع P والنوع N. عندما تشكل منطقتا النوع P والنوع N تقاطع PN، يتولد مجال كهربائي داخلي عند واجهة التلامس.
تحت ضوء الشمس، تثير طاقة الفوتون أزواج الإلكترونات والثقوب. تُدفع الإلكترونات نحو المنطقة N، بينما تُدفع الثقوب نحو المنطقة P. يؤدي هذا الفصل الشحني إلى توليد تيار، وهو مبدأ توليد الطاقة الأساسي للخلية الشمسية.
ولكن ماذا يحدث إذا عكسنا هذه العملية؟
أثناء اختبار EL، تلامس مجسات جهاز الاختبار القضبان الموجبة والسالبة للوحدة الكهروضوئية. ثم يتم تطبيق جهد خارجي على الوحدة. ينتقل هذا الجهد عبر القضبان، وينتقل إلى الشرائط، ثم يُوصَّل إلى الأقطاب الفضية على سطح الخلية. ومن هناك، يدخل التيار إلى منطقتي أشباه الموصلات من النوع P والنوع N داخل الخلية.
عندما تتحرك الإلكترونات والثقوب بشكل اتجاهي، فإنها تشكل حلقة تيار. عندما تدخل هذه الناقلات إلى منطقة تقاطع PN، والتي تسمى أيضًا منطقة الاستنزاف، إعادة التركيب الإشعاعي يحدث. أثناء إعادة التركيب، تنتقل الإلكترونات من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة أقل وتطلق طاقة زائدة. تُبعث هذه الطاقة على شكل فوتونات، منتجة ضوءًا قريبًا من الأشعة تحت الحمراء بطول موجي يبلغ حوالي 1100-1200 نانومتر.
تلتقط كاميرا EL احترافية هذا الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء وتُنتج صورة EL.
| العنصر | الوصف |
|---|---|
| طريقة الاختبار | التصوير بالإضاءة الكهربائية تحت الانحياز الأمامي |
| الغرض الرئيسي | الفحص البصري للعيوب الداخلية للخلايا الشمسية |
| الكائن المطبق | الخلايا الشمسية والوحدات الكهروضوئية النهائية |
| العملية الفيزيائية الرئيسية | حقن الناقلات وإعادة التركيب الإشعاعي |
| نطاق انبعاث الضوء | ضوء قريب من الأشعة تحت الحمراء، حوالي 1100-1200 نانومتر |
| العيوب القابلة للكشف | الشقوق الدقيقة، الخلايا المكسورة، الأصابع المكسورة، اللحام الضعيف، إزالة اللحام، التلوث، الكفاءة غير المتساوية |
| الفرق الرئيسي عن اختبار IV | EL يحدد العيوب بصريًا؛ IV يقيس الناتج الكهربائي الكلي |
تجدر الإشارة إلى أن كلاً من الإلكترونات والثقوب هما ناقلات. يمكن فهم حركتهما الاتجاهية ببساطة على أنها تدفق تيار.
ملاحظة صغيرة: مبدأ عمل اختبار EL مشابه لمبدأ عمل مصباح LED. لذلك، عندما يظهر مصطلح إعادة التركيب الإشعاعي ، فهذا لا يعني أن الوحدات الشمسية تُصدر إشعاعًا ضارًا.
المزايا التقنية
لماذا تصبح العيوب مرئية في صور EL
في تصوير EL، أي عيب يؤثر على نقل التيار، أو بشكل أكثر دقة نقل الحاملات، قد يصبح مرئيًا. إذا لم تتمكن الإلكترونات أو الفجوات من المرور عبر منطقة معينة بسلاسة، فإن إعادة التركيب الإشعاعي ستضعف أو تتوقف في تلك المنطقة. ونتيجة لذلك، ينبعث عدد أقل من الفوتونات، وتظهر المنطقة أغمق في صورة EL.
الشقوق الدقيقة: الشق المخفي هو شق صغير داخل الخلية الشمسية يصعب رؤيته بالعين المجردة. على الرغم من أنه قد يبدو غير مرئي من الخارج، إلا أنه بالنسبة للحاملات مثل الإلكترونات والفجوات، فإن الشق يشبه الحاجز. يتم حظر نقل الحاملات في ذلك الموقع، لذلك لا يحدث إعادة التركيب الإشعاعي بشكل طبيعي. بدون انبعاث الفوتونات، يظهر الشق كخط أسود في صورة EL.
اللحام الضعيف: يظهر اللحام الضعيف عادةً على شكل بقع داكنة محلية أو خطوط داكنة في صور EL. غالبًا ما تتوزع هذه العيوب على طول اتجاه خط الشبكة وقد تظهر كخطوط سوداء غير منتظمة ومتقطعة أو مناطق داكنة منقطة. السبب الرئيسي هو أن الشريط وخط الشبكة لا يشكلان اتصالًا معدنيًا فعالاً. هذا يزيد بشكل كبير من مقاومة التلامس. يتم حظر نقل التيار في منطقة اللحام الضعيف، لذلك لا يمكن للحاملات المرور بكفاءة عبر ذلك الموقع إلى الخلية. تقل شدة الإضاءة، مما يشكل منطقة داكنة واضحة مقارنة بالخلايا الطبيعية المجاورة.
الأصابع المكسورة: تحدث الأصابع المكسورة عندما تنقطع خطوط الشبكة الأمامية الدقيقة للخلية الشمسية أو تنفصل عن سطح الخلية. لا يمكن للتيار المحقون من الشريط الناقل الوصول إلى منطقة الشبكة الدقيقة المنفصلة، أو لا يمكن للتيار على الإصبع دخول تقاطع PN داخل الخلية. في هذه المنطقة، تصبح كثافة تيار تقاطع PN منخفضة جدًا أو حتى صفر، مما يؤدي إلى انبعاث ضعيف أو عدم انبعاث. يشكل هذا شذوذًا نموذجيًا للإصبع المكسور في صور EL.
تطبيق المنتج
دور اختبار EL في مراقبة جودة الوحدات الشمسية
يستخدم اختبار EL على نطاق واسع في تصنيع الوحدات الشمسية لأنه يعطي مهندسي الإنتاج طريقة مباشرة لفحص العيوب على مستوى الخلية. إنه مهم بشكل خاص بعد العمليات الميكانيكية أو الحرارية الرئيسية، حيث قد تتعرض الخلايا للإجهاد أو التلف.
تشمل نقاط التطبيق الشائعة:
فحص الخلايا الواردة: للتحقق مما إذا كانت الخلايا الشمسية تحتوي بالفعل على شقوق أو اختلافات في اللون أو خطوط شبكة مكسورة أو كفاءة غير متساوية قبل تجميع الوحدة.
بعد التوصيل التسلسلي: لتحديد الشقوق، واللحام الضعيف، وانحراف الشريط، أو انقطاع الإصبع الناتج عن عملية اللحام.
بعد التجميع والتوصيل: لتأكيد ما إذا كانت السلاسل متصلة بشكل صحيح وما إذا ظهرت عيوب لحام قبل التصفيح.
بعد التصفيح: لفحص ما إذا كان الضغط الحراري قد تسبب في شقوق جديدة أو وسع عيوبًا موجودة.
الفحص النهائي للوحدة: لدعم تصنيف الجودة مع اختبار IV والفحص البصري.
في الإنتاج العملي، لا يغني اختبار EL عن اختبار IV والعكس. يخبر اختبار IV الشركة المصنعة ما إذا كانت طاقة الوحدة مؤهلة. ويخبر اختبار EL الشركة المصنعة لماذا قد تكون الوحدة غير طبيعية وأين يقع العيب. عند استخدامهما معًا، يمكن للمصنع بناء نظام مراقبة جودة أكثر اكتمالاً.
اتصل بنا للشراء
الاستفادة العملية لمصنعي الوحدات الكهروضوئية
يمكن لاختبار EL الكشف عن الشقوق الدقيقة المخفية لأن الشق يمنع حركة الناقلات داخل الخلية الشمسية. بمجرد انقطاع نقل الناقلات، يضعف أو يختفي إعادة التركيب الإشعاعي في تلك المنطقة، وتظهر صورة EL خطًا مظلمًا أو منطقة مظلمة. هذا هو السبب في أن اختبار EL هو أحد أكثر طرق الفحص فعالية لتحديد عيوب الخلايا الداخلية التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة.
بالنسبة لمصانع الوحدات الكهروضوئية، لا تقتصر قيمة اختبار EL على اكتشاف الوحدات المعيبة. الأهم من ذلك، أنه يساعد في تتبع العيوب إلى خطوات العملية مثل معالجة الخلايا، واللحام، والتجميع، والتصفيح، والتجميع النهائي. وهذا يجعل فحص EL أداة رئيسية لتحسين الإنتاجية، وتقليل شكاوى العملاء، وتثبيت جودة الوحدة.
رؤية Ooitech
كمورد معدات يركز على خطوط إنتاج الألواح الشمسية، ترى Ooitech أن اختبار EL هو أكثر من مجرد محطة فحص بسيطة. القيمة الحقيقية هي التغذية الراجعة للعملية: إذا ظهرت الشقوق الدقيقة بشكل متكرر بعد اللحام أو التصفيح، يجب على المصنع ليس فقط رفض الوحدات المعيبة، ولكن أيضًا مراجعة إجهاد المعالجة، ودرجة حرارة اللحام، وشد الشريط، ومعايير التصفيح. بالنسبة للوحدات الحديثة MBB وTOPCon وذات الخلايا الكبيرة، يمكن لاستراتيجية فحص EL الموضوعة بشكل جيد أن تقلل بشكل كبير من مخاطر الجودة المخفية قبل الشحن.
