Verdeckte Risse, Hot Spots und PID-Effekte sind drei wichtige Faktoren, die die Leistung von Photovoltaikmodulen beeinflussen und in letzter Zeit für allgemeine Aufmerksamkeit gesorgt haben. Heute erkläre ich Ihnen versteckte Risse.
Was ist „versteckter Riss“?
Rissbildung ist ein Defekt in Batteriezellen.
Aufgrund der inhärenten Eigenschaften der Kristallstruktur sind Batteriezellen aus kristallinem Silizium sehr anfällig für Risse. Der Produktionsprozess von kristallinen Siliziummodulen ist langwierig und viele Verbindungen können versteckte Risse im Batteriechip verursachen (laut Herrn Yang Hong von der Xi'an Jiaotong-Universität gibt es allein in der Batterieproduktionsphase etwa 200 Gründe). Der wesentliche Grund für das Auftreten versteckter Risse lässt sich in der auf dem Siliziumwafer erzeugten mechanischen oder thermischen Belastung zusammenfassen.
In den letzten Jahren haben Hersteller von kristallinen Siliziumkomponenten die Entwicklung hin zu immer dünneren kristallinen Silizium-Batteriezellen vorangetrieben, um die Kosten zu senken und dadurch die Fähigkeit der Batteriezellen, mechanische Schäden zu verhindern, zu verringern. Der Dreikomponenten-EL-Detektor kann versteckte Rissprobleme effektiv erkennen und Ihnen so helfen, Kosten zu sparen.
Im Jahr 2011 veröffentlichte das ISFH in Deutschland seine Forschungsergebnisse: Nach der Form versteckter Risse in Batteriezellen können sie in fünf Kategorien eingeteilt werden: baumförmige Risse, umfassende Risse, schräge Risse, Risse parallel zur Hauptgitterlinie, Risse senkrecht zur Gitterlinie und Risse, die sich durch die gesamte Batteriezelle ziehen.
Abbildung 2: Struktur einer kristallinen Siliziumzelle
Gemäß der Struktur kristalliner Siliziumbatterien, wie in der Abbildung oben dargestellt, beruht der von den Batteriezellen erzeugte Strom auf der Sammlung und dem Export von „Hauptgitterlinien auf der Oberfläche und feinen Gitterlinien senkrecht zu den Hauptgitterlinien“. Wenn versteckte Risse dazu führen, dass die Feingitterleitung bricht, kann die Feingitterleitung den gesammelten Strom nicht zur Hauptgitterleitung transportieren, was zu einem teilweisen oder sogar vollständigen Ausfall der Batteriezellen führt.
Aus den oben genannten Gründen haben die versteckten Risse parallel zur Hauptgitterlinie (Klasse 4) den größten Einfluss auf die Funktion der Batteriezellen. Den Forschungsergebnissen zufolge stammen 50 % der fehlerhaften Teile aus versteckten Rissen parallel zur Haupttorlinie.
Der Effizienzverlust eines 45° geneigten Risses (Typ 3) beträgt 1/4 des Verlustes parallel zur Hauptgitterlinie.
Risse senkrecht zur Hauptgitterlinie (Typ 5) wirken sich kaum auf die feine Gitterlinie aus, sodass der Bereich des Batteriezellenversagens nahezu Null ist.
Im Vergleich zu den Gitterlinien auf der Oberfläche kristalliner Siliziumbatterien ist die gesamte Oberfläche von Dünnschichtbatterien mit einer transparenten leitfähigen Folie bedeckt, was auch einer der Gründe dafür ist, dass Dünnschichtkomponenten keine versteckten Risse aufweisen.
Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass, wenn der Fehlerbereich einer einzelnen Batteriezelle in einer Komponente innerhalb von 8 % liegt, dies nur geringe Auswirkungen auf die Leistung der Komponente hat und 2/3 der diagonalen Streifen in der Komponente keinen Einfluss auf die Leistung haben Stabilität des Bauteils. Wenn also die Batteriezellen im Bauteil versteckte Risse aufweisen, kann es zu Effizienzverlusten kommen, über die „Farbveränderung“ versteckter Risse muss jedoch nicht gesprochen werden.
3. Mittel zur Erkennung „versteckter Risse“
EL (Elektrolumineszenz) ist eine einfache und effektive Methode zur Erkennung versteckter Risse. Das Erkennungsprinzip ist wie folgt.
Der Kernbestandteil der Batteriezelle ist ein Halbleiter-PN-Übergang, der sich intern in einem dynamischen Gleichgewichtszustand ohne andere Anregungsbedingungen wie Licht, Spannung und Temperatur befindet. Die Anzahl der Elektronen und Löcher bleibt relativ stabil.
Wenn eine Spannung angelegt wird, wird das interne elektrische Feld im Halbleiter geschwächt und Elektronen in der N-Region werden in Richtung der P-Region gedrückt, wo sie sich mit Löchern in der P-Region (die auch als Löcher in der P-Region verstanden werden können) rekombinieren werden in Richtung der N-Region gedrückt und rekombinieren mit Elektronen in der N-Region). Nach der Rekombination werden sie in Form von Licht emittiert, was zur Elektrolumineszenz führt.
Wenn die Durchlassspannung angelegt wird, emittiert die kristalline Siliziumbatterie Licht mit einer Wellenlänge von etwa 1100 nm, das zum Infrarotband gehört und mit bloßem Auge nicht beobachtet werden kann. Daher ist es bei EL-Tests notwendig, eine CCD-Kamera zu verwenden, um diese Photonen einzufangen und sie dann nach der Computerverarbeitung in Form von Bildern anzuzeigen. Der Dreikomponenten-EL-Detektor kann versteckte Rissprobleme effektiv erkennen und Ihnen so helfen, Kosten zu sparen.
Je mehr Elektronen und Löcher nach dem Anlegen einer Spannung an das kristalline Siliziummodul zur Rekombination angeregt werden, desto mehr Photonen werden emittiert und das gemessene EL-Bild wird heller; Wenn das EL-Bild in einigen Bereichen relativ dunkel ist, deutet dies darauf hin, dass in diesem Bereich weniger Elektronen und Löcher erzeugt werden (z. B. in der Mitte der Batterie in Abbildung 3), was auf das Vorhandensein von Defekten (Rekombinationszentren) in diesem Bereich hinweist ; Wenn einige Bereiche völlig dunkel sind, bedeutet dies, dass keine Rekombination von Elektronen und Löchern stattfindet (markiert durch die rote Linie in den Abbildungen 3 und 4) oder dass das emittierte Licht durch andere Hindernisse behindert wird (an der Haupttorlinie in den Abbildungen 3 und 4). 4) und das Signal kann nicht erkannt werden.
