لماذا يمكن لاختبار EL كشف الشقوق الدقيقة المخفية في الخلايا الشمسية
جدول المحتويات
مقدمة المنتج
اختبار EL واختبار IV في تصنيع الوحدات الشمسية
في خط إنتاج الألواح الشمسية، هناك خطوتان للفحص مهمتان بشكل خاص: اختبار EL و اختبار IV. يُستخدم اختبار IV عادةً كفحص الأداء النهائي. وهو يؤكد ما إذا كانت الوحدة الشمسية النهائية تلبي القدرة الإخراجية المطلوبة قبل الشحن.
ومع ذلك، يقيس اختبار IV الأداء الكهربائي للوحدة بأكملها. لا يمكنه تحديد العيوب في خلية شمسية واحدة بدقة، مثل الشقوق الدقيقة المخفية، أو الأصابع المكسورة، أو ضعف اللحام، أو التلوث المحلي. هنا يصبح تصوير EL مفيدًا جدًا. يجعل اختبار EL المشاكل 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 الشمسية. يمكن أن يساعد في اكتشاف الشقوق الدقيقة، والخلايا المكسورة، والخطوط الشبكية المتقطعة، واللحام الضعيف، وفك اللحام، وتلوث الأوساخ، وضعف التلبيد، وعدم انتظام كفاءة الخلايا.
المعايير الفنية
المنطق التقني الأساسي لتصوير EL
مبدأ تشغيل اختبار EL مرتبط ارتباطًا وثيقًا بمبدأ عمل الخلية الشمسية. تُصنع الخلية الشمسية من السيليكون البلوري بشكل أساسي من مواد شبه موصلة من النوع P والنوع N. عندما تشكل مناطق النوع P والنوع N وصلة PN، يتم توليد مجال كهربائي داخلي عند سطح التلامس.
تحت ضوء الشمس، تثير طاقة الفوتون أزواج الإلكترون-الثقب. تُدفع الإلكترونات نحو منطقة N، بينما تُدفع الثقوب نحو منطقة P. هذا الفصل للشحنات يخلق تيارًا، وهو المبدأ الأساسي لتوليد الطاقة في الخلية الشمسية.
ولكن ماذا يحدث إذا عكسنا هذه العملية؟
أثناء اختبار EL، تلامس مجسات جهاز الاختبار القضبان الموجبة والسالبة للوح الكهروضوئي. ثم يتم تطبيق جهد خارجي على اللوح. يتم توصيل هذا الجهد عبر القضبان، وينتقل إلى الشرائط، ثم يُسلَّم إلى الأقطاب الفضية على سطح الخلية. من هناك، يدخل التيار إلى مناطق أشباه الموصلات من النوع P والنوع N داخل الخلية.
عندما تتحرك الإلكترونات والثقوب بشكل اتجاهي، فإنها تشكل حلقة تيار. عندما تدخل هذه الحاملات 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. تنبعث هذه الطاقة في شكل فوتونات، مما ينتج ضوءًا قريبًا من الأشعة تحت الحمراء بطول موجة يتراوح حوالي 1100-1200 نانومتر.
تلتقط كاميرا EL احترافية هذا الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء وتنتج صورة EL.
| البند | الوصف |
|---|---|
| طريقة الاختبار | تصوير التألق الكهربائي تحت انحياز أمامي |
| الغرض الرئيسي | الفحص البصري للعيوب الداخلية للخلايا الشمسية |
| الكائن المطبق | الخلايا الشمسية والألواح الكهروضوئية النهائية |
| العملية الفيزيائية الرئيسية | حقن الحاملات 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، ضعف اللحام، إزالة اللحام، التلوث، عدم كفاءة موحدة |
| الفرق الرئيسي عن اختبار IV | EL يحدد العيوب بصريًا؛ IV يقيس الناتج الكهربائي الإجمالي |
يجب ملاحظة أن كلاً من الإلكترونات والثقوب حاملات. يمكن فهم حركتها الاتجاهية ببساطة على أنها تدفق تيار.
ملاحظة صغيرة: مبدأ عمل اختبار EL مشابه لمبدأ عمل مصباح LED. لذلك، عندما يظهر المصطلح إعادة التركيب الإشعاعي ، فهذا لا يعني أن الألواح الشمسية تولد إشعاعًا ضارًا.
المزايا التقنية
لماذا تظهر العيوب في صور EL
في تصوير EL، أي عيب يؤثر على نقل التيار، أو بشكل أدق نقل الحاملات، قد يصبح مرئيًا. إذا لم تتمكن الإلكترونات أو الثقوب من المرور عبر منطقة معينة بسلاسة، سيضعف إعادة التركيب الإشعاعي أو يتوقف في تلك المنطقة. ونتيجة لذلك، يتم إصدار عدد أقل من الفوتونات، وتبدو المنطقة أغمق في صورة EL.
الشقوق الدقيقة: الشق الخفي 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 والثقوب، فإن الشق يشبه حاجزًا. 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 كبقع 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 فعالًا. هذا يزيد بشكل كبير من مقاومة التلامس. يتم حظر نقل التيار في منطقة اللحام الضعيف، لذلك لا يمكن للحاملات المرور بكفاءة عبر هذا الموضع إلى الخلية. تنخفض شدة التوهج، 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 أن يصل إلى منطقة الشبكة الدقيقة المنفصلة، أو لا يمكن للتيار على الإصبع أن يدخل إلى تقاطع PN داخل الخلية. في هذه المنطقة، تصبح كثافة تيار تقاطع PN منخفضة جدًا أو حتى صفرًا، مما يؤدي إلى انبعاث ضعيف أو عدم انبعاث. هذا يشكل شذوذًا نموذجيًا للإصبع المكسور في صور EL.
تطبيق المنتج
دور اختبار EL في مراقبة جودة الوحدات الشمسية
يُستخدم اختبار EL على نطاق واسع في تصنيع الوحدات الشمسية لأنه يمنح مهندسي الإنتاج طريقة مباشرة لفحص العيوب على مستوى الخلية. وهو 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 الألوان أو خطوط شبكة مكسورة أو كفاءة غير متساوية قبل تجميع الوحدة.
بعد اللحام التسلسلي: لتحديد الشقوق، أو ضعف اللحام، أو انحراف الشريط، أو انقطاع الأصابع الناتج عن عملية تشغيل آلة اللحام.
بعد التجميع والتوصيل: للتأكد من أن الخيوط موصولة بشكل صحيح وما إذا كانت عيوب اللحام تظهر قبل التصفيح.
بعد التصفيح: لفحص ما إذا كان الضغط الحراري قد تسبب في شقوق جديدة أو وسّع العيوب الموجودة.
الفحص النهائي للوحدة: لدعم تصنيف الجودة جنبًا إلى جنب مع اختبار IV والفحص البصري.
في الإنتاج العملي، لا يحل اختبار EL واختبار IV محل بعضهما البعض. يخبر اختبار IV الشركة المصنعة ما إذا كانت طاقة الوحدة مؤهلة. يخبر 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 للشراء
خلاصة عملية لمصنعي وحدات الطاقة الشمسية
يمكن لاختبار EL كشف الشقوق الدقيقة المخفية لأن الشق يمنع حركة الحاملات داخل الخلية الشمسية. بمجرد انقطاع نقل الحاملات، يصبح إعادة التركيب الإشعاعي ضعيفًا أو يختفي في تلك المنطقة، وتظهر صورة EL كخط داكن أو منطقة داكنة. لهذا السبب يعد اختبار EL أحد أكثر طرق الفحص فعالية لتحديد عيوب الخلايا الداخلية التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة.
بالنسبة لمصانع وحدات الطاقة الشمسية، لا تكمن قيمة اختبار EL في العثور على الوحدات المعيبة فقط. الأهم من ذلك، أنه يساعد في تتبع العيوب إلى خطوات العملية مثل التعامل مع الخلايا، واللحام، والتجميع، والتصفيح، والتجميع النهائي. وهذا يجعل فحص EL أداة رئيسية لتحسين الإنتاجية، وتقليل شكاوى العملاء، وتثبيت جودة الوحدات.
رؤية Ooitech
كمورد معدات يركز على خطوط إنتاج الألواح الشمسية، ترى Ooitech أن اختبار EL أكثر من مجرد محطة فحص بسيطة. القيمة الحقيقية هي التغذية الراجعة للعملية: إذا ظهرت شقوق دقيقة بشكل متكرر بعد اللحام أو التصفيح، يجب على المصنع ليس فقط رفض الوحدات المعيبة، ولكن أيضًا مراجعة إجهاد التعامل، ودرجة حرارة اللحام، وتوتر الشريط، ومعايير التصفيح. بالنسبة لوحدات MBB وTOPCon الحديثة والوحدات كبيرة الحجم، يمكن لاستراتيجية فحص EL الموضوعة جيدًا أن تقلل بشكل كبير من مخاطر الجودة الخفية قبل الشحن.
