Energigenereringsprincipen för fotovoltaiska celler
Arbetsprincipen för fotovoltaiska celler är baserad på den fotoelektriska effekten, vilket innebär att när fotoner bestrålas på halvledarmaterial genereras elektronhålspar. Dessa elektroner och hål separeras under inverkan av ett elektriskt fält, vilket genererar en elektrisk ström. Dess specifika arbetsprocess kan förklaras enligt följande:
Fotonabsorption:När solljus skiner på en solcellscell absorberar halvledarmaterial (som kisel) fotoner.
Generering av elektronhålspar:När fotonenergin är större än halvledarens bandgapenergi, kommer den att excitera elektroner för att övergå från valensbandet till ledningsbandet, vilket bildar elektronhålspar.
Elektriskt fältseparation:Vid pn-övergången av battericellen separerar ett inbyggt elektriskt fält elektroner och hål, vilket gör att elektroner rör sig mot n-området och hål rör sig mot p-området.
Nuvarande formation:I en extern krets strömmar elektroner genom ledningar för att bilda ström och utgående elektrisk energi.
1. Vad är dolda sprickbildningar i solceller?
Mikrosprickor i solcellsceller hänvisar till små sprickor som finns inuti eller på cellens yta, som kanske inte är synliga för blotta ögat men kan ha en betydande inverkan på cellens prestanda och livslängd.
a) Minska det effektiva kraftgenereringsområdet:Det dolda sprickområdet kan inte effektivt delta i fotoelektrisk omvandling, vilket minskar battericellens effektiva kraftgenereringsarea. Resulterar i en minskning av den totala kraftgenereringseffektiviteten.
b) Ökat motstånd:Dolda sprickor kan orsaka att lokalt motstånd ökar, vilket gör det svårt för elektroner att flyta smidigt i det dolda sprickområdet. Detta resulterar i en ökning av serieresistansen, en minskning av fyllfaktorn (FF) för battericellerna och en minskning av uteffekten.
c) Nuvarande oöverensstämmelse:Dolda sprickor kan orsaka ojämn ström inuti battericellen, med vissa områden som har lägre ström. Strömfel i seriekopplade battericeller kan påverka prestandan för hela batteristrängen och minska komponentutgången.
d) Hot spot effekt:Det höga motståndet i det dolda sprickområdet kan orsaka lokal överhettning och bilda heta fläckar. Hot spots kan skada battericeller eller orsaka bränder, vilket allvarligt påverkar systemsäkerheten.
e) Accelererat åldrande:Dolda sprickor kan göra battericellernas struktur ömtåligare och mottagliga för ytterligare skador från yttre miljöer såsom temperaturförändringar, mekanisk påfrestning etc. Battericellernas livslängd förkortas och deras långsiktiga stabilitet minskar.
f) Strömläckage:Dolda sprickor kan göra att ström läcker från det dolda sprickområdet och bildar onödiga strömbanor. Detta resulterar i en minskning av battericellernas totala effektivitet och en minskning av uteffekten av elektrisk energi.
Orsaker till bildandet av dolda sprickor:
1) Stress under tillverkningsprocessen:
a) Under skärning, svetsning och förpackning av battericeller kan mekanisk spänning genereras, vilket leder till dolda sprickor.
b) Under värmebehandlingsprocessen kan temperaturförändringar orsaka termisk stress, vilket leder till dolda sprickor.
2) Vibrationer och stötar under transport och hantering
Under transport och hantering, om de förpackas felaktigt, kan battericellerna utsättas för vibrationer och stötar, vilket leder till dolda sprickor.
3) Mekanisk påfrestning under installationen: Felaktig drift, överdriven mekanisk kompression och sträckning under installationen kan orsaka dolda sprickor i battericellerna.
4) Inverkan av miljöförhållanden
Under faktisk drift påverkas battericeller av miljöfaktorer som temperaturförändringar, vindbelastningar och snölaster, vilket leder till dolda sprickor.
Testmetod:
EL-test (elektroluminescenstest)
Princip:Genom att applicera ström avger battericellen ljus och använder en infraröd kamera för att detektera ljusemissionen från battericellen. De dolda sprickorna kommer att visas som mörka fläckar.
Fördelar:Den kan intuitivt visa fördelningen och svårighetsgraden av dolda sprickor.
Nackdel:Det måste utföras under mörkrumsförhållanden och operationen är komplex.
Infraröd värmebildsprincip:Genom att detektera den infraröda värmebilden av battericellen, identifiera det onormala temperaturområdet som orsakas av dolda sprickor.
Fördelar:Den kan snabbt och oförstörande upptäcka battericeller med stor yta.
Nackdelar:Höga krav på testutrustning och höga kostnader.
Fotoluminescens (PL) testning
Princip:Använder laserbestrålning för att detektera fotoluminescensegenskaperna hos battericeller. Luminescensen vid den dolda sprickan kommer att visa betydande förändringar.
Fördelar:Snabb detekteringshastighet, lämplig för produktionslinjeinspektion.
Nackdel:Den har höga krav på detekteringsutrustning och miljö.
Ultraljudstestning
Princip:Använder ultraljuds reflektions- och transmissionsegenskaper för att upptäcka dolda sprickor inuti battericeller.
Fördelar:Hög känslighet för att upptäcka dolda sprickor, kan upptäcka mindre dolda sprickor.
Nackdelar:Utrustningen är komplex och kräver professionell kompetens för drift.
Hur man förhindrar främst från de ovan nämnda orsakerna
Förbättra tillverkningsprocesser
Skärningsprocess:Icke-förstörande skärteknik används för att minska genereringen av mekanisk stress.
Svetsprocess:Optimera svetsparametrar för att minska effekten av termisk stress.
Förpackningsprocess:Använda flexibla förpackningsmaterial för att minska påverkan av mekanisk påfrestning.
Optimera transport och hantering
Förpackningsdesign:Använder stötdämpande förpackningsmaterial för att minska vibrationer och stötar under transport.
Driftsspecifikationer:Utveckla detaljerade hanteringsspecifikationer för att minska mekanisk skada under hanteringsprocessen.
Försiktighetsåtgärder vid installation
Professionell installation:Se till att installationspersonalen har fått professionell utbildning för att undvika felaktig användning som leder till dolda sprickor.
Mekaniskt skydd:Använd skyddsanordningar under installationen för att undvika skador på battericellerna från mekanisk påfrestning.
Miljöövervakning och underhåll
Miljöövervakning:Övervaka regelbundet battericellernas driftsmiljö för att undvika skador från extrema miljöer.
Regelbundet underhåll:Underhåll och inspektera solceller regelbundet för att snabbt upptäcka och åtgärda dolda sprickbildningsproblem.