Скрытые трещины, горячие точки и PID-эффекты — три важных фактора, которые влияют на производительность фотоэлектрических модулей и в последнее время привлекают всеобщее внимание. Сегодня я расскажу вам о скрытых трещинах.

Что такое «скрытая трещина»?

Трещина – это дефект элементов аккумуляторной батареи.

Из-за особенностей кристаллической структуры кристаллические кремниевые аккумуляторные элементы очень склонны к растрескиванию. Процесс производства модулей из кристаллического кремния длительный, и многие звенья могут вызвать скрытые трещины в чипе батареи (по словам г-на Ян Хун из Сианьского университета Цзяотун, только на этапе производства батареи существует около 200 причин). Основной причиной возникновения скрытых трещин можно назвать механическое или термическое напряжение, возникающее на кремниевой пластине.

В последние годы производители компонентов из кристаллического кремния разрабатывают все более тонкие и тонкие аккумуляторные элементы из кристаллического кремния, чтобы снизить затраты, тем самым снижая способность аккумуляторных элементов предотвращать механические повреждения. Трехкомпонентный электролюминесцентный детектор может эффективно обнаруживать скрытые проблемы с трещинами, помогая вам сэкономить средства.

В 2011 году ISFH в Германии опубликовала результаты своих исследований: По форме скрытых трещин в аккумуляторных элементах их можно разделить на пять категорий: древовидные трещины, комплексные трещины, косые трещины, трещины, параллельные основной линии сетки, трещины, перпендикулярные линии сетки и трещины, проходящие по всему аккумуляторному элементу.

Рисунок 1. Форма трещины в кремниевой батарее.

Влияние «скрытых трещин» на производительность компонентов

Влияние разных трещин на функциональность элементов аккумуляторной батареи различно. Давайте сначала посмотрим на увеличенное изображение элемента батареи.

Рисунок 2: Структура ячейки кристаллического кремния.

В соответствии со структурой кристаллических кремниевых батарей, как показано на рисунке выше, ток, генерируемый элементами батареи, основан на сборе и экспорте «основных линий сетки на поверхности и тонких линий сетки, перпендикулярных основным линиям сетки». Когда скрытые трещины приводят к разрыву тонкой линии сетки, эта линия тонкой сетки не может передавать собранный ток к основной линии сетки, что приводит к частичному или даже полному выходу из строя элементов батареи.

По вышеуказанным причинам наибольшее влияние на функционирование элементов аккумуляторной батареи оказывают скрытые трещины, параллельные основной линии сетки (класс 4). По результатам исследований, 50% отказов происходят из скрытых трещин, параллельных основной линии ворот.

Потери КПД наклонной трещины 45° (тип 3) составляют 1/4 потерь, параллельных основной линии сетки.

Трещины, перпендикулярные основной линии сетки (тип 5), практически не затрагивают мелкую линию сетки, поэтому площадь разрушения элемента батареи практически равна нулю.

По сравнению с линиями сетки на поверхности кристаллических кремниевых батарей, вся поверхность тонкопленочных батарей покрыта прозрачной проводящей пленкой, что также является одной из причин, почему тонкопленочные компоненты не имеют скрытых трещин.

Результаты исследований показали, что когда зона отказа одного элемента батареи в компоненте находится в пределах 8%, это мало влияет на мощность компонента, а 2/3 диагональных полос в компоненте не влияют на мощность. стабильность компонента. Поэтому при появлении скрытых трещин в элементах аккумулятора компонента может произойти потеря эффективности, но об «изменении цвета» скрытых трещин говорить не приходится.

3. Средства обнаружения «скрытых трещин»

ЭЛ (электролюминесценция) — простой и эффективный метод обнаружения скрытых трещин. Принцип обнаружения заключается в следующем.

Основная часть аккумуляторного элемента представляет собой полупроводниковый PN-переход, который внутри находится в состоянии динамического равновесия без других условий возбуждения, таких как свет, напряжение и температура. Число электронов и дырок остается относительно стабильным.

Если приложить напряжение, внутреннее электрическое поле в полупроводнике ослабнет, и электроны в N-области будут вытеснены в сторону P-области, рекомбинируясь с дырками в P-области (которые также можно понимать как дырки в P-области). выталкивается в область N, рекомбинируя с электронами в области N). После рекомбинации они будут излучаться в виде света, что приводит к электролюминесценции.

При подаче напряжения прямого смещения кристаллическая кремниевая батарея излучает свет с длиной волны около 1100 нм, который принадлежит инфракрасному диапазону и не может наблюдаться невооруженным глазом. Поэтому во время ЭЛ-тестирования необходимо использовать ПЗС-камеру, которая поможет захватить эти фотоны, а затем отобразить их в виде изображений после компьютерной обработки. Трехкомпонентный электролюминесцентный детектор может эффективно обнаруживать скрытые проблемы с трещинами, помогая вам сэкономить средства.

После подачи напряжения на модуль кристаллического кремния, чем больше электронов и дырок возбуждаются для рекомбинации, тем больше фотонов излучается, и измеренное электролюминесцентное изображение становится ярче; Если электролюминесцентное изображение в некоторых областях относительно темное, это указывает на то, что в этой области генерируется меньше электронов и дырок (например, в середине батареи на рисунке 3), что указывает на наличие дефектов (центров рекомбинации) в этой области. ; Если некоторые области полностью темные, это означает, что не происходит рекомбинации электронов и дырок (отмечено красной линией на рисунках 3 и 4) или излучаемый свет затруднен другими препятствиями (на главной линии ворот на рисунках 3 и 4). 4), и сигнал не может быть обнаружен.

Рисунок 4. Скрытые доли

Искажение в середине изображения связано с большим размером компонента и использованием сшивания изображения, что является нормальным явлением.