ترک پنهان در سلول های فتوولتائیک چیست؟

اصل تولید برق سلول های فتوولتائیک

اصل کار سلول های فتوولتائیک بر اساس اثر فوتوالکتریک است، به این معنی که وقتی فوتون ها به مواد نیمه هادی تابش می شوند، جفت حفره های الکترونی ایجاد می شود. این الکترون ها و حفره ها تحت تاثیر میدان الکتریکی از هم جدا شده و جریان الکتریکی تولید می کنند. روند کار خاص آن را می توان به شرح زیر توضیح داد:

جذب فوتون:هنگامی که نور خورشید به یک سلول فتوولتائیک می تابد، مواد نیمه هادی (مانند سیلیکون) فوتون ها را جذب می کنند.

تولید جفت حفره های الکترونی:هنگامی که انرژی فوتون بیشتر از انرژی شکاف نواری نیمه هادی باشد، الکترون ها را تحریک می کند تا از نوار ظرفیت به نوار رسانایی منتقل شوند و جفت حفره های الکترونی را تشکیل دهند.

جداسازی میدان الکتریکی:در محل اتصال pn سلول باتری، یک میدان الکتریکی داخلی، الکترون‌ها و حفره‌ها را از هم جدا می‌کند و باعث می‌شود الکترون‌ها به سمت ناحیه n حرکت کنند و سوراخ‌ها به سمت ناحیه p حرکت کنند.

تشکیل فعلی:در یک مدار خارجی، الکترون‌ها از طریق سیم‌ها جریان می‌یابند و انرژی الکتریکی خروجی را تشکیل می‌دهند.

1. ترک پنهان در سلول های فتوولتائیک چیست؟

ترک‌های میکرو در سلول‌های فتوولتائیک به ترک‌های کوچکی اطلاق می‌شود که در داخل یا روی سطح سلول وجود دارد، که ممکن است با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نباشند اما می‌توانند تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد و طول عمر سلول داشته باشند.

الف) کاهش منطقه موثر تولید برق:ناحیه ترک پنهان نمی تواند به طور موثر در تبدیل فوتوالکتریک شرکت کند و منطقه تولید انرژی موثر سلول باتری را کاهش می دهد. منجر به کاهش راندمان کلی تولید برق می شود.

ب) افزایش مقاومت:ترک‌های پنهان می‌توانند باعث افزایش مقاومت موضعی شوند و جریان هموار الکترون‌ها در ناحیه ترک پنهان را دشوار کنند. منجر به افزایش مقاومت سری، کاهش ضریب پر شدن (FF) سلول‌های باتری و کاهش توان خروجی می‌شود.

ج) عدم تطابق فعلی:ترک های پنهان می توانند باعث ایجاد جریان ناهموار در داخل سلول باتری شوند و برخی از مناطق دارای جریان کمتری هستند. عدم تطابق فعلی در سلول های باتری متصل به سری می تواند بر عملکرد کل رشته باتری تأثیر بگذارد و خروجی قطعه را کاهش دهد.

د) اثر نقطه داغ:مقاومت بالا در ناحیه ترک پنهان می تواند باعث گرمای بیش از حد موضعی شود و نقاط داغ را تشکیل دهد. نقاط داغ ممکن است به سلول های باتری آسیب برساند یا باعث آتش سوزی شود که به طور جدی بر ایمنی سیستم تأثیر می گذارد.

ه) تسریع پیری:ترک‌های پنهان می‌توانند ساختار سلول‌های باتری را شکننده‌تر و مستعد آسیب‌های بیشتر از محیط‌های خارجی مانند تغییرات دما، استرس مکانیکی و غیره کنند.

و) نشت جریان:ترک های پنهان ممکن است باعث نشت جریان از ناحیه ترک مخفی شده و مسیرهای جریان غیرضروری را تشکیل دهند. منجر به کاهش راندمان کلی سلول های باتری و کاهش خروجی انرژی الکتریکی می شود.

دلایل ایجاد ترک های پنهان:

1) استرس در طول فرآیند تولید:

الف) در طول فرآیند برش، جوشکاری و بسته بندی سلول های باتری، ممکن است تنش مکانیکی ایجاد شود که منجر به ترک های پنهان شود.

ب) در طی فرآیند عملیات حرارتی، تغییرات دما ممکن است باعث تنش حرارتی شود که منجر به ایجاد ترک های پنهان می شود.

2) لرزش و ضربه در حین حمل و نقل و جابجایی

در حین حمل و نقل و جابجایی، در صورت بسته بندی نامناسب، سلول های باتری ممکن است در معرض لرزش و ضربه قرار گیرند که منجر به ترک های پنهان می شود.

3) استرس مکانیکی در حین نصب: عملکرد نامناسب، فشرده سازی مکانیکی بیش از حد و کشش در هنگام نصب ممکن است باعث ایجاد ترک های پنهان در سلول های باتری شود.

4) تاثیر شرایط محیطی

در طول عملیات واقعی، سلول‌های باتری تحت تأثیر عوامل محیطی مانند تغییرات دما، بار باد و بار برف قرار می‌گیرند که منجر به ترک‌های پنهان می‌شود.

روش تست:

تست EL (تست الکترولومینسانس)

اصل:با اعمال جریان، سلول باتری نور ساطع می کند و با استفاده از یک دوربین مادون قرمز برای تشخیص تابش نور سلول باتری. ترک های پنهان به صورت لکه های تاریک ظاهر می شوند.

مزایا:این می تواند به طور مستقیم توزیع و شدت ترک های پنهان را نمایش دهد.

عیب:این باید در شرایط تاریکخانه انجام شود و عملیات پیچیده است.

اصل تصویربرداری حرارتی مادون قرمز:با تشخیص تصویر تصویربرداری حرارتی مادون قرمز سلول باتری، منطقه غیرعادی دمای ناشی از ترک های پنهان را شناسایی کنید.

مزایا:این می تواند به سرعت و به طور غیر مخرب سلول های باتری منطقه بزرگ را شناسایی کند.

معایب:الزامات بالا برای تجهیزات تست و هزینه بالا.

تست فوتولومینسانس (PL).

اصل:استفاده از تابش لیزر برای تشخیص ویژگی های فوتولومینسانس سلول های باتری. لومینسانس در ترک پنهان تغییرات قابل توجهی را نشان خواهد داد.

مزایا:سرعت تشخیص سریع، مناسب برای بازرسی خط تولید.

عیب:دارای الزامات بالایی برای تجهیزات تشخیص و محیط است.

تست اولتراسونیک

اصل:استفاده از ویژگی های بازتاب و انتقال اولتراسوند برای تشخیص ترک های پنهان در سلول های باتری.

مزایا:حساسیت بالا برای تشخیص ترک های پنهان، قادر به تشخیص ترک های مخفی کوچکتر است.

معایب:این تجهیزات پیچیده است و برای کار به مهارت های حرفه ای نیاز دارد.

چگونه به طور عمده از علل ذکر شده در بالا پیشگیری کنیم

بهبود فرآیندهای تولید

فرآیند برش:تکنولوژی برش غیر مخرب برای کاهش تولید تنش مکانیکی استفاده می شود.

فرآیند جوشکاری:بهینه سازی پارامترهای جوشکاری برای کاهش تاثیر تنش حرارتی.

فرآیند بسته بندی:استفاده از مواد بسته بندی انعطاف پذیر برای کاهش تاثیر استرس مکانیکی.

حمل و نقل و جابجایی را بهینه کنید

طراحی بسته بندی:استفاده از مواد بسته بندی ضربه گیر برای کاهش لرزش و ضربه در حین حمل و نقل.

مشخصات عملیات:برای کاهش آسیب های مکانیکی در طول فرآیند جابجایی، مشخصات دقیق عملیات جابجایی را توسعه دهید.

اقدامات احتیاطی در هنگام نصب

نصب حرفه ای:اطمینان حاصل کنید که پرسنل نصب برای جلوگیری از عملکرد نامناسب که منجر به ترک های پنهان می شود، آموزش های حرفه ای دریافت کرده اند.

حفاظت مکانیکی:در حین نصب، از وسایل محافظ برای جلوگیری از آسیب دیدن سلول های باتری در اثر استرس مکانیکی استفاده کنید.

پایش و نگهداری محیط زیست

پایش محیط زیست:به طور منظم محیط عملکرد سلول های باتری را کنترل کنید تا از آسیب محیط های شدید جلوگیری کنید.

تعمیر و نگهداری منظم:سلول های فتوولتائیک را به طور منظم نگهداری و بازرسی کنید تا به سرعت مشکلات ترک پنهان را شناسایی و برطرف کنید.