Varför avslöjar elektrifiering av en solpanel dolda celler

Snabbt svar: Att elektrifiera en solpanel och fotografera dess egen emission avslöjar defekter som ingen visuell inspektion kan hitta. Vid elektroluminescenstestning injiceras ström i modulen så att cellerna avger infrarött ljus, och en kamera avbildar den emissionen vid våglängder runt 1150 nm. En spricka, ett avbrott i en finger eller en lödad fog med dålig kontakt visar sig som en mörk detalj eftersom mindre ström flyter där och mindre ljus avges. Anledningen till att detta är viktigt är att dessa defekter är osynliga för ögat och ofta knappt synliga i en effektmätning: en modul med en sprucken cell kan fortfarande producera nära sin märkeffekt samtidigt som den bär på en defekt som kommer att växa. Det är därför EL-testning finns vid sidan av blixttestning snarare än ersätter den — den ena mäter effekt, den andra hittar var effekten gömmer sig.

PV-modultillverkning · av Jerry, Ooitech

Innan solpaneler lämnar fabriken genomgår de två stora kvalitetskontroller. Den ena är en enkel visuell inspektion. Den andra är det vi pratar om idag: strömtestet. Det tekniska namnet för detta är EL-testet. EL står för Elektroluminescens.

1. Vetenskapen bakom EL-testning

En kristallin kisel-solcell är i huvudsak en PN-övergångshalvledare. Den har dubbelriktade fotoelektriska egenskaper. I vår dagliga användning träffar solljus panelen, utlöser den fotovoltaiska effekten och omvandlar ljusenergi till elektricitet.

EL-testning vänder denna fysikaliska process baklänges. En extern strömkälla applicerar en framåtriktad likström på modulen. Detta injicerar elektroner och hål i cellen. Dessa laddningsbärare rekombinerar vid PN-övergången och frigör energi som fotoner, vilket skapar elektroluminiscenseffekten.

Här är haken. När kiselscellen får ström är ljuset den avger nära-infrarött, med en våglängd runt 1100-1150nm. Detta specifika band ligger helt utanför människans syn. Vi kan inte uppfatta detta ljus alls. Även om modulen är fullt strömförsörjd och lyser, ser den bara ut som en vanlig glasbit för blotta ögat. Du ser inga ljusa eller mörka mönster.

Det är därför det inte räcker att bara applicera ström. Vi måste förlita oss på specialiserade infraröda bildkameror. EL-utrustning använder nära-infraröda känsliga CMOS- eller CCD-kameror tillsammans med IR-filter. De tar lång exponering i en helt mörk miljö. Denna uppsättning omvandlar de osynliga infraröda signalerna till tydliga svartvita bilder på en monitor.

2. Varför behöver vi EL-testning?

Tänk på det som en CT-skanning för solpaneler. Defekter du inte kan se från utsidan blir kristallklara genom ett EL-test. Låt oss titta på några vanliga EL-defekter: mikrosprickor, kalla lödningar och brutna fingrar.

Mikrosprickor:Dessa är mikrosprickor i kiselkroppen orsakade av mekanisk stress. Cellen har inte gått av helt, så ytan ser bra ut. Men kristallgittret är redan sprucket. Eftersom det är faktisk skada på kiselsubstratet fångar EL-kameran det lätt. I en EL-bild visas en mikrospricka som en tydlig svart linje.

Kallödning:Detta inträffar när en bra legeringskontakt inte bildas mellan lödpinnen och cellens huvudbussbar. De rör vid varandra mekaniskt, men den elektriska anslutningen är svag. I EL-bilder visas kallödning som lokala mörka fläckar eller mörka linjer. Du ser dem vanligtvis längs rutnätslinjerna, som oregelbundna, brutna svarta linjer eller prickiga fläckar.

Brutna rutnätslinjer:Ibland går de fina silverrutnätslinjerna på cellen sönder. När detta händer avbryts strömuppsamlingsvägen. Detta är nästan alltid ett råmaterialfel. Du kan upptäcka det i en EL-skanning som svarta eller mörka områden som löper vinkelrätt mot huvudbussbaren.

För cirka 15 år sedan bad köpare sällan om EL-inspektioner. Idag är det ett absolut måste för panelleveranser, testat till 100% kapacitet på linjen. Saker som mikrosprickor, kallödning och brutna rutnät kommer allvarligt att dra ner en moduls effekt och förstöra dess långsiktiga tillförlitlighet.

Ooitechs syn

Kvalitetskontrollhårdvara har utvecklats drastiskt för att hålla jämna steg med moderna högeffektiva cellarkitekturer som TOPCon och HJT. Att köra paneler genom EL-testare handlar inte längre bara om att upptäcka defekter; det handlar om att finjustera de uppströms tabber stringer och lamineringsmaskin parametrarna i realtid. Fabriksutbytet ökar avsevärt när EL-data direkt matas tillbaka till produktionslinjens huvudstyrsystem för att förhindra upprepade problem med mekanisk stress.