Načelo proizvodnje električne energije fotovoltaičnih celic
Načelo delovanja fotovoltaičnih celic temelji na fotoelektričnem učinku, kar pomeni, da ob obsevanju fotonov na polprevodniške materiale nastanejo pari elektronskih lukenj. Ti elektroni in luknje se ločijo pod delovanjem električnega polja, pri čemer nastane električni tok. Njegov specifični delovni proces je mogoče razložiti na naslednji način:
Absorpcija fotonov:Ko sončna svetloba sveti na fotovoltaično celico, polprevodniški materiali (kot je silicij) absorbirajo fotone.
Generacija parov elektronskih lukenj:Ko je energija fotona večja od energije razmaka polprevodnika, bo vzbudila elektrone, da preidejo iz valenčnega pasu v prevodni pas in tvorijo pare elektronskih lukenj.
Ločitev električnega polja:Na pn spoju baterijske celice vgrajeno električno polje ločuje elektrone in luknje, zaradi česar se elektroni premikajo proti območju n, luknje pa proti območju p.
Trenutna formacija:V zunanjem vezju elektroni tečejo skozi žice, da tvorijo tok in oddajajo električno energijo.
1. Kaj je skrito pokanje v fotovoltaičnih celicah?
Mikro razpoke v fotovoltaičnih celicah se nanašajo na drobne razpoke, ki obstajajo znotraj ali na površini celice, ki morda niso vidne s prostim očesom, vendar lahko pomembno vplivajo na delovanje in življenjsko dobo celice.
a) Zmanjšajte dejansko območje proizvodnje električne energije:Območje skrite razpoke ne more učinkovito sodelovati pri fotoelektrični pretvorbi, kar zmanjšuje učinkovito območje proizvodnje električne energije baterijske celice. Posledica zmanjšanja splošne učinkovitosti proizvodnje električne energije.
b) Povečanje odpornosti:Skrite razpoke lahko povzročijo povečanje lokalnega upora, kar oteži nemoten pretok elektronov v območju skritih razpok. Posledica tega je povečanje serijskega upora, zmanjšanje faktorja polnjenja (FF) baterijskih celic in zmanjšanje izhodne moči.
c) Trenutna neusklajenost:Skrite razpoke lahko povzročijo neenakomeren tok v baterijski celici, pri čemer imajo nekatera področja nižji tok. Neusklajenost toka v zaporedno povezanih baterijskih celicah lahko vpliva na delovanje celotnega niza baterij in zmanjša izhod komponente.
d) Učinek vroče točke:Visoka odpornost na območju skritih razpok lahko povzroči lokalno pregrevanje in nastanek vročih točk. Vroče točke lahko poškodujejo baterijske celice ali povzročijo požar, kar resno vpliva na varnost sistema.
e) Pospešeno staranje:Skrite razpoke lahko naredijo strukturo baterijskih celic bolj krhko in dovzetno za nadaljnje poškodbe zaradi zunanjih okolij, kot so temperaturne spremembe, mehanske obremenitve itd. Življenjska doba baterijskih celic se skrajša in njihova dolgoročna stabilnost se zmanjša.
f) Uhajanje toka:Skrite razpoke lahko povzročijo uhajanje toka iz območja skritih razpok, kar tvori nepotrebne tokovne poti. Posledica tega je zmanjšanje celotne učinkovitosti baterijskih celic in zmanjšanje proizvodnje električne energije.
Vzroki za nastanek skritih razpok:
1) Stres med proizvodnim procesom:
a) Med rezanjem, varjenjem in pakiranjem baterijskih celic lahko pride do mehanskih obremenitev, ki vodijo do skritih razpok.
b) Med postopkom toplotne obdelave lahko temperaturne spremembe povzročijo toplotno obremenitev, ki vodi do skritih razpok.
2) Vibracije in udarci med prevozom in rokovanjem
Med prevozom in ravnanjem so lahko baterije, če niso pravilno zapakirane, izpostavljene tresljajem in udarcem, kar vodi do skritih razpok.
3) Mehanska obremenitev med namestitvijo: Nepravilno delovanje, čezmerno mehansko stiskanje in raztezanje med namestitvijo lahko povzročijo skrite razpoke v baterijskih celicah.
4) Vpliv okoljskih razmer
Med dejanskim delovanjem na baterijske celice vplivajo okoljski dejavniki, kot so temperaturne spremembe, obremenitve vetra in snega, kar vodi do skritih razpok.
Metoda testiranja:
EL test (elektroluminiscenčni test)
Načelo:Z uporabo toka baterijska celica oddaja svetlobo in z infrardečo kamero zazna oddajanje svetlobe baterijske celice. Skrite razpoke bodo videti kot temne lise.
Prednosti:Intuitivno lahko prikaže porazdelitev in resnost skritih razpok.
Slabost:Izvajati ga je treba v temnici in operacija je zapletena.
Načelo infrardečega toplotnega slikanja:Z zaznavanjem infrardeče toplotne slike baterijske celice identificirajte temperaturno nenormalno območje, ki ga povzročajo skrite razpoke.
Prednosti:Hitro in nedestruktivno lahko zazna velikopovršinske baterijske celice.
Slabosti:Visoke zahteve za opremo za testiranje in visoki stroški.
Testiranje fotoluminiscence (PL).
Načelo:Uporaba laserskega obsevanja za zaznavanje fotoluminiscenčnih značilnosti baterijskih celic. Luminescenca na skriti razpoki bo pokazala pomembne spremembe.
Prednosti:Hitra hitrost zaznavanja, primerna za pregled proizvodne linije.
Slabost:Ima visoke zahteve glede opreme za odkrivanje in okolja.
Ultrazvočno testiranje
Načelo:Uporaba lastnosti odboja in prenosa ultrazvoka za odkrivanje skritih razpok v baterijskih celicah.
Prednosti:Visoka občutljivost za zaznavanje skritih razpok, zmožnost zaznavanja manjših skritih razpok.
Slabosti:Oprema je zapletena in zahteva strokovno znanje za delovanje.
Kako preprečiti predvsem zgoraj navedene vzroke
Izboljšajte proizvodne procese
Postopek rezanja:Tehnologija nedestruktivnega rezanja se uporablja za zmanjšanje nastajanja mehanskih obremenitev.
Postopek varjenja:Optimizirajte varilne parametre, da zmanjšate vpliv toplotne obremenitve.
Postopek pakiranja:Uporaba fleksibilnih embalažnih materialov za zmanjšanje vpliva mehanskih obremenitev.
Optimizirajte prevoz in rokovanje
Oblikovanje embalaže:Uporaba embalažnih materialov za blaženje udarcev za zmanjšanje vibracij in udarcev med transportom.
Specifikacije delovanja:Razvijte podrobne specifikacije rokovanja za zmanjšanje mehanskih poškodb med procesom rokovanja.
Varnostni ukrepi med namestitvijo
Profesionalna montaža:Zagotovite, da je osebje za namestitev prejelo strokovno usposabljanje, da preprečite nepravilno delovanje, ki vodi do skritih razpok.
Mehanska zaščita:Med namestitvijo uporabljajte zaščitne naprave, da preprečite poškodbe baterijskih celic zaradi mehanskih obremenitev.
Spremljanje in vzdrževanje okolja
Spremljanje okolja:Redno spremljajte delovno okolje baterijskih celic, da preprečite poškodbe zaradi ekstremnih okolij.
Redno vzdrževanje:Redno vzdržujte in pregledujte fotovoltaične celice, da takoj odkrijete in odpravite težave s skritimi razpokami.