Principi de generació d'energia de les cèl·lules fotovoltaiques
El principi de funcionament de les cèl·lules fotovoltaiques es basa en l'efecte fotoelèctric, el que significa que quan s'irradien fotons sobre materials semiconductors, es generen parells de forats d'electrons. Aquests electrons i forats es separen sota l'acció d'un camp elèctric, generant un corrent elèctric. El seu procés de treball específic es pot explicar de la següent manera:
Absorció de fotons:Quan la llum solar brilla sobre una cèl·lula fotovoltaica, els materials semiconductors (com el silici) absorbeixen fotons.
Generació de parells de forats d'electrons:Quan l'energia del fotó és més gran que l'energia de banda intermitent del semiconductor, excitarà els electrons per passar de la banda de valència a la banda de conducció, formant parells de forats d'electrons.
Separació del camp elèctric:A la unió pn de la cèl·lula de la bateria, un camp elèctric integrat separa els electrons i els forats, fent que els electrons es moguin cap a la regió n i els forats cap a la regió p.
Formació actual:En un circuit extern, els electrons flueixen a través dels cables per formar corrent i emetre energia elèctrica.
1. Què és el cracking ocult a les cèl·lules fotovoltaiques?
Les microesquerdes a les cèl·lules fotovoltaiques es refereixen a petites esquerdes que existeixen a l'interior o a la superfície de la cèl·lula, que poden no ser visibles a simple vista, però poden tenir un impacte significatiu en el rendiment i la vida útil de la cèl·lula.
a) Reduir l'àrea efectiva de generació d'energia:L'àrea d'esquerda oculta no pot participar eficaçment en la conversió fotoelèctrica, reduint l'àrea efectiva de generació d'energia de la cèl·lula de la bateria. El resultat és una disminució de l'eficiència global de generació d'energia.
b) Augment de la resistència:Les esquerdes ocultes poden fer que la resistència local augmenti, dificultant que els electrons flueixin sense problemes a la zona de l'esquerda oculta. El resultat és un augment de la resistència en sèrie, una disminució del factor d'ompliment (FF) de les cèl·lules de la bateria i una disminució de la potència de sortida.
c) Desajust actual:Les esquerdes ocultes poden provocar un corrent desigual dins de la cel·la de la bateria, amb algunes zones amb un corrent més baix. El desajust de corrent a les cèl·lules de la bateria connectades en sèrie pot afectar el rendiment de tota la cadena de la bateria i reduir la sortida dels components.
d) Efecte de punt calent:L'alta resistència a la zona de l'esquerda oculta pot provocar un sobreescalfament local, formant punts calents. Els punts calents poden danyar les cèl·lules de la bateria o provocar incendis, afectant greument la seguretat del sistema.
e) Envelliment accelerat:Les esquerdes ocultes poden fer que l'estructura de les cèl·lules de la bateria sigui més fràgil i susceptible a més danys per entorns externs, com ara canvis de temperatura, tensió mecànica, etc. La vida útil de les cèl·lules de la bateria s'escurça i la seva estabilitat a llarg termini disminueix.
f) Fuga de corrent:Les esquerdes ocultes poden provocar que el corrent s'escapi de la zona de l'esquerda oculta, formant camins de corrent innecessaris. El resultat és una disminució de l'eficiència global de les cèl·lules de la bateria i una reducció de la producció d'energia elèctrica.
Motius per a la formació d'esquerdes amagades:
1) Estrès durant el procés de fabricació:
a) Durant el procés de tall, soldadura i embalatge de les cèl·lules de la bateria, es pot generar una tensió mecànica que condueixi a esquerdes ocultes.
b) Durant el procés de tractament tèrmic, els canvis de temperatura poden provocar estrès tèrmic, donant lloc a esquerdes ocultes.
2) Vibració i impacte durant el transport i la manipulació
Durant el transport i la manipulació, si s'embalen de manera incorrecta, les cèl·lules de la bateria poden estar sotmeses a vibracions i impactes, provocant esquerdes ocultes.
3) Tensió mecànica durant la instal·lació: el funcionament inadequat, la compressió mecànica excessiva i l'estirament durant la instal·lació poden provocar esquerdes amagades a les cèl·lules de la bateria.
4) L'impacte de les condicions ambientals
Durant el funcionament real, les cèl·lules de la bateria es veuen afectades per factors ambientals com els canvis de temperatura, les càrregues de vent i les càrregues de neu, donant lloc a esquerdes ocultes.
Mètode de prova:
Prova EL (prova d'electroluminescència)
Principi:Mitjançant l'aplicació de corrent, la pila de la bateria emet llum i utilitzant una càmera d'infrarojos per detectar l'emissió de llum de la pila. Les esquerdes ocultes apareixeran com a taques fosques.
Avantatges:Pot mostrar de manera intuïtiva la distribució i la gravetat de les esquerdes ocultes.
Desavantatge:S'ha de dur a terme en condicions de cambra fosca i el funcionament és complex.
Principi d'imatge tèrmica d'infrarojos:En detectar la imatge tèrmica infraroja de la cèl·lula de la bateria, identifiqueu l'àrea anormal de temperatura causada per esquerdes ocultes.
Avantatges:Pot detectar de manera ràpida i no destructiva cèl·lules de bateries de gran àrea.
Inconvenients:Alts requisits per a equips de prova i alt cost.
Prova de fotoluminescència (PL).
Principi:Utilitzant la irradiació làser per detectar les característiques de fotoluminescència de les cèl·lules de la bateria. La luminescència a l'esquerda oculta mostrarà canvis significatius.
Avantatges:Velocitat de detecció ràpida, adequada per a la inspecció de la línia de producció.
Desavantatge:Té alts requisits per a equips de detecció i medi ambient.
Prova d'ultrasons
Principi:Utilitzant les característiques de reflexió i transmissió dels ultrasons per detectar esquerdes amagades dins de les cèl·lules de la bateria.
Avantatges:Alta sensibilitat per detectar esquerdes ocultes, capaç de detectar esquerdes ocultes més petites.
Inconvenients:L'equip és complex i requereix habilitats professionals per al seu funcionament.
Com prevenir principalment de les causes esmentades anteriorment
Millorar els processos de fabricació
Procés de tall:La tecnologia de tall no destructiva s'utilitza per reduir la generació d'estrès mecànic.
Procés de soldadura:Optimitzar els paràmetres de soldadura per reduir l'impacte de l'estrès tèrmic.
Procés d'embalatge:Ús de materials d'embalatge flexibles per reduir l'impacte de l'estrès mecànic.
Optimitzar el transport i la manipulació
Disseny d'embalatge:Ús de materials d'embalatge que absorbeixen els xocs per reduir la vibració i l'impacte durant el transport.
Especificacions de funcionament:Desenvolupar especificacions detallades d'operacions de manipulació per reduir els danys mecànics durant el procés de manipulació.
Precaucions durant la instal·lació
Instal·lació professional:Assegureu-vos que el personal d'instal·lació hagi rebut formació professional per evitar un funcionament inadequat que condueixi a esquerdes ocultes.
Protecció mecànica:Durant la instal·lació, utilitzeu dispositius de protecció per evitar danys a les cèl·lules de la bateria per esforços mecànics.
Seguiment i manteniment ambiental
Seguiment ambiental:Superviseu regularment l'entorn de funcionament de les cèl·lules de la bateria per evitar danys causats per entorns extrems.
Manteniment regular:Manteniu i inspeccioneu regularment les cèl·lules fotovoltaiques per detectar i solucionar ràpidament els problemes d'esquerdes ocults.