Principiul de generare a energiei a celulelor fotovoltaice
Principiul de funcționare al celulelor fotovoltaice se bazează pe efectul fotoelectric, ceea ce înseamnă că atunci când fotonii sunt iradiați pe materiale semiconductoare, sunt generate perechi de găuri de electroni. Acești electroni și găuri sunt separați sub acțiunea unui câmp electric, generând un curent electric. Procesul său specific de lucru poate fi explicat după cum urmează:
Absorbția fotonilor:Când lumina soarelui strălucește pe o celulă fotovoltaică, materialele semiconductoare (cum ar fi siliciul) absorb fotonii.
Generarea de perechi de găuri de electroni:Când energia fotonului este mai mare decât energia bandgap a semiconductorului, ea va excita electronii pentru a trece de la banda de valență la banda de conducție, formând perechi de goluri de electroni.
Separarea câmpului electric:La joncțiunea pn a celulei bateriei, un câmp electric încorporat separă electronii și găurile, determinând electronii să se miște spre regiunea n și găurile să se deplaseze către regiunea p.
Formarea curenta:Într-un circuit extern, electronii curg prin fire pentru a forma curent și a scoate energie electrică.
1. Ce este fisurarea ascunsă în celulele fotovoltaice?
Microfisurile din celulele fotovoltaice se referă la fisuri minuscule care există în interiorul sau pe suprafața celulei, care pot să nu fie vizibile cu ochiul liber, dar pot avea un impact semnificativ asupra performanței și duratei de viață a celulei.
a) Reduceți suprafața efectivă de producere a energiei:Zona de fisuri ascunse nu poate participa eficient la conversia fotoelectrică, reducând zona efectivă de generare a energiei a celulei bateriei. Rezultă o scădere a eficienței generale de generare a energiei.
b) Creșterea rezistenței:Fisurile ascunse pot determina creșterea rezistenței locale, ceea ce face dificilă curgerea lină a electronilor în zona fisurii ascunse. Rezultă o creștere a rezistenței în serie, o scădere a factorului de umplere (FF) al celulelor bateriei și o scădere a puterii de ieșire.
c) Nepotrivire curentă:Fisurile ascunse pot cauza curent neuniform în interiorul celulei bateriei, unele zone având un curent mai scăzut. Nepotrivirea curentului în celulele bateriei conectate în serie poate afecta performanța întregului șir de baterie și poate reduce puterea componentelor.
d) Efectul punctului fierbinte:Rezistența ridicată în zona fisurii ascunse poate provoca supraîncălzire locală, formând puncte fierbinți. Punctele fierbinți pot deteriora celulele bateriei sau pot provoca incendii, afectând grav siguranța sistemului.
e) Îmbătrânire accelerată:Fisurile ascunse pot face structura celulelor bateriei mai fragilă și susceptibilă la deteriorarea ulterioară din cauza mediului extern, cum ar fi schimbările de temperatură, stresul mecanic etc. Durata de viață a celulelor bateriei este scurtată și stabilitatea lor pe termen lung scade.
f) Scurgere de curent:Fisurile ascunse pot cauza scurgeri de curent din zona fisurii ascunse, formând căi de curent inutile. Rezultă o scădere a eficienței globale a celulelor bateriei și o reducere a producției de energie electrică.
Motive pentru formarea fisurilor ascunse:
1) Stresul în timpul procesului de fabricație:
a) În timpul procesului de tăiere, sudare și ambalare a celulelor bateriei, pot fi generate solicitări mecanice, ceea ce duce la fisuri ascunse.
b) În timpul procesului de tratament termic, schimbările de temperatură pot provoca stres termic, ducând la fisuri ascunse.
2) Vibrații și impact în timpul transportului și manipulării
În timpul transportului și manipulării, dacă sunt ambalate necorespunzător, celulele bateriei pot fi supuse vibrațiilor și impactului, ceea ce duce la fisuri ascunse.
3) Solicitarea mecanică în timpul instalării: funcționarea necorespunzătoare, compresia mecanică excesivă și întinderea în timpul instalării pot cauza fisuri ascunse în celulele bateriei.
4) Impactul condițiilor de mediu
În timpul funcționării efective, celulele bateriei sunt afectate de factori de mediu, cum ar fi schimbările de temperatură, încărcăturile vântului și încărcările de zăpadă, ceea ce duce la fisuri ascunse.
Metoda de testare:
Test EL (test de electroluminiscență)
Principiu:Prin aplicarea curentului, celula bateriei emite lumină și folosind o cameră cu infraroșu pentru a detecta emisia de lumină a celulei bateriei. Fisurile ascunse vor apărea ca pete întunecate.
Avantaje:Poate afișa în mod intuitiv distribuția și severitatea fisurilor ascunse.
Dezavantaj:Trebuie efectuată în condiții de cameră întunecată, iar operațiunea este complexă.
Principiul imaginii termice în infraroșu:Prin detectarea imaginii termice în infraroșu a celulei bateriei, identificați zona anormală de temperatură cauzată de fisurile ascunse.
Avantaje:Poate detecta rapid și nedistructiv celulele bateriei de suprafață mare.
Dezavantaje:Cerințe ridicate pentru echipamente de testare și costuri ridicate.
Testarea fotoluminiscenței (PL).
Principiu:Utilizarea iradierii laser pentru a detecta caracteristicile de fotoluminiscență ale celulelor bateriei. Luminescența la fisura ascunsă va prezenta modificări semnificative.
Avantaje:Viteză rapidă de detectare, potrivită pentru inspecția liniei de producție.
Dezavantaj:Are cerințe ridicate pentru echipamente de detectare și mediu.
Testare cu ultrasunete
Principiu:Folosind caracteristicile de reflexie și transmisie ale ultrasunetelor pentru a detecta fisurile ascunse în interiorul celulelor bateriei.
Avantaje:Sensibilitate ridicată pentru detectarea fisurilor ascunse, capabilă să detecteze fisuri mai mici ascunse.
Dezavantaje:Echipamentul este complex și necesită abilități profesionale pentru funcționare.
Cum să preveniți în principal din cauzele menționate mai sus
Îmbunătățiți procesele de producție
Procesul de tăiere:Tehnologia de tăiere nedistructivă este utilizată pentru a reduce generarea de stres mecanic.
Procesul de sudare:Optimizați parametrii de sudare pentru a reduce impactul stresului termic.
Procesul de ambalare:Utilizarea materialelor de ambalare flexibile pentru a reduce impactul stresului mecanic.
Optimizați transportul și manipularea
Design ambalaj:Folosind materiale de ambalare care absorb șocuri pentru a reduce vibrațiile și impactul în timpul transportului.
Specificații de funcționare:Elaborați specificații detaliate de operare de manipulare pentru a reduce daunele mecanice în timpul procesului de manipulare.
Precauții în timpul instalării
Instalare profesionala:Asigurați-vă că personalul de instalare a primit instruire profesională pentru a evita operarea necorespunzătoare care să conducă la fisuri ascunse.
Protectie mecanica:În timpul instalării, utilizați dispozitive de protecție pentru a evita deteriorarea celulelor bateriei din cauza solicitărilor mecanice.
Monitorizarea și întreținerea mediului
Monitorizarea mediului:Monitorizați în mod regulat mediul de funcționare al celulelor bateriei pentru a evita deteriorarea din cauza mediilor extreme.
Întreținere regulată:Întrețineți și inspectați în mod regulat celulele fotovoltaice pentru a detecta și rezolva cu promptitudine problemele de fisurare ascunse.