وقفه‌های انگشتی در سلول‌های خورشیدی — تست EL

پاسخ سریع: تست الکترولومینسانس و تست IV به پرسش‌های متفاوتی در خط تولید ماژول خورشیدی پاسخ می‌دهند. تست IV اندازه می‌گیرد که یک ماژول چقدر توان تولید می‌کند؛ تست EL نشان می‌دهد که جریان در کدام قسمت داخل آن جاری نمی‌شود. وقفه انگشتی — شکستی در خط نازک متالیزاسیون که جریان را از یک سلول جمع می‌کند — برای یک اندازه‌گیری توان در صورت کوچک بودن تلفات نامرئی است، اما در تصویر EL به‌صورت یک خط تیره به‌وضوح ظاهر می‌شود، زیرا دوربین تابش خودِ ماژول را در طول‌موج‌های حدود 1200 nm تصویربرداری می‌کند. این تفاوت برای اقدام اصلاحی اهمیت دارد: نتیجه IV به شما می‌گوید که یک ماژول عملکرد ضعیفی دارد، در حالی که تصویر EL به شما می‌گوید کدام مرحله فرآیند باعث آن شده است، خواه چاپ صفحه‌ای باشد، خواه پخت، یا آسیب جابه‌جایی پس از متالیزاسیون. اجرای هر دو گیت به‌صورت درون‌خطی همان چیزی است که یک نقص را به‌جای یک دسته، قابل ردیابی به یک ایستگاه می‌کند.

تولید ماژول PV · توسط جری، Ooitech

معرفی محصول

تست EL و تست IV در تولید ماژول خورشیدی

در یک خط تولید پنل خورشیدی، دو مرحله بازرسی بسیار مهم هستند: تست EL و تست IV. تست IV معمولاً به عنوان بازرسی نهایی عملکرد استفاده می‌شود. این تست تأیید می‌کند که ماژول PV نهایی قبل از حمل، توان خروجی مورد نیاز را دارد.

با این حال، تست IV عملکرد الکتریکی کل ماژول را اندازه‌گیری می‌کند. نمی‌تواند عیوب یک سلول خورشیدی خاص مانند ریزترک‌های پنهان، انگشت‌های شکسته، لحیم‌کاری ضعیف یا آلودگی موضعی را به طور دقیق مکان‌یابی کند. اینجاست که تصویربرداری EL بسیار مفید می‌شود. تست EL مشکلات داخلی نامرئی را قابل مشاهده می‌کند و به تیم‌های تولید کمک می‌کند قبل از رسیدن ماژول به مشتری، عیوب را شناسایی کنند.

تست EL عمدتاً برای تحلیل مکان‌یابی کیفی سلول‌های داخل یک ماژول PV استفاده می‌شود. این تست می‌تواند به تشخیص ریزترک‌ها، سلول‌های شکسته، خطوط شبکه قطع شده، لحیم‌کاری ضعیف، جدا شدن لحیم، آلودگی کثیفی، تف جوشی ضعیف و ناهمواری کارایی سلول کمک کند.

پارامترهای فنی

منطق فنی پایه تصویربرداری EL

اصل عملکرد تست EL ارتباط نزدیکی با اصل کار یک سلول خورشیدی دارد. یک سلول خورشیدی سیلیکونی کریستالی عمدتاً از مواد نیمه‌هادی نوع P و نوع N ساخته شده است. هنگامی که نواحی نوع P و نوع N یک اتصال PNرا تشکیل می‌دهند، یک میدان الکتریکی داخلی در سطح مشترک ایجاد می‌شود.

تحت نور خورشید، انرژی فوتون جفت‌های الکترون-حفره را تحریک می‌کند. الکترون‌ها به سمت ناحیه N و حفره‌ها به سمت ناحیه P رانده می‌شوند. این جداسازی بار، جریان ایجاد می‌کند که اصل اساسی تولید برق در سلول خورشیدی است.

اما اگر این فرآیند را معکوس کنیم چه اتفاقی می‌افتد؟

در طول تست EL، پروب‌های تستر با باسبارهای مثبت و منفی ماژول PV تماس می‌گیرند. سپس یک ولتاژ خارجی به ماژول اعمال می‌شود. این ولتاژ از طریق باسبارها هدایت شده، به ریبون‌ها منتقل می‌شود و سپس به الکترودهای نقره‌ای روی سطح سلول می‌رسد. از آنجا، جریان وارد نواحی نیمه‌هادی نوع P و N در داخل سلول می‌شود.

همانطور که الکترون‌ها و حفره‌ها به صورت جهت‌دار حرکت می‌کنند، یک حلقه جریان تشکیل می‌دهند. وقتی این حامل‌ها وارد ناحیه اتصال PN که ناحیه تخلیه نیز نامیده می‌شود، می‌شوند، بازترکیب تابشی رخ می‌دهد. در طول بازترکیب، الکترون‌ها از سطح انرژی بالاتر به سطح انرژی پایین‌تر حرکت کرده و انرژی اضافی آزاد می‌کنند. این انرژی به صورت فوتونگسیل می‌شود و نور مادون قرمز نزدیک با طول موج حدود 1100-1200 نانومتر تولید می‌کند.

یک دوربین EL حرفه‌ای این نور مادون قرمز نزدیک را ثبت کرده و تصویر EL را تولید می‌کند.

لازم به ذکر است که هم الکترون‌ها و هم حفره‌ها حامل هستند. حرکت جهت‌دار آنها را می‌توان به سادگی به عنوان جریان الکتریکی در نظر گرفت.

یک نکته کوچک: اصل کار تست EL مشابه اصل کار یک لامپ LED است. بنابراین، وقتی عبارت بازترکیب تابشی ظاهر می‌شود، به این معنی نیست که ماژول‌های خورشیدی تشعشع مضر تولید می‌کنند.

مزایای فنی

چرا عیوب در تصاویر EL قابل مشاهده می‌شوند

در تصویربرداری EL، هر عیبی که بر انتقال جریان یا به طور دقیق‌تر انتقال حامل‌ها تأثیر بگذارد، ممکن است قابل مشاهده شود. اگر الکترون‌ها یا حفره‌ها نتوانند به آرامی از یک ناحیه عبور کنند، بازترکیب تابشی در آن ناحیه ضعیف یا متوقف می‌شود. در نتیجه، فوتون‌های کمتری ساطع می‌شود و ناحیه در تصویر EL تیره‌تر به نظر می‌رسد.

• ریزترک‌ها: ترک پنهان به ترک ریزی در داخل سلول خورشیدی گفته می‌شود که با چشم غیرمسلح به سختی دیده می‌شود. اگرچه ممکن است از بیرون نامرئی به نظر برسد، اما برای حامل‌هایی مانند الکترون‌ها و حفره‌ها، ترک مانند یک مانع است. انتقال حامل در آن مکان مسدود می‌شود، بنابراین بازترکیب تابشی به طور عادی انجام نمی‌شود. بدون انتشار فوتون، ترک به صورت یک خط سیاه در تصویر EL ظاهر می‌شود.

• لحیم‌کاری ضعیف: لحیم‌کاری ضعیف معمولاً به صورت لکه‌های تیره موضعی یا خطوط تیره در تصاویر EL ظاهر می‌شود. این عیوب اغلب در امتداد جهت خطوط شبکه توزیع می‌شوند و ممکن است به صورت خطوط سیاه ناپیوسته و نامنظم یا نواحی تیره نقطه‌ای ظاهر شوند. دلیل اصلی این است که روبان و خط شبکه یک اتصال فلزی مؤثر تشکیل نمی‌دهند. این امر مقاومت تماس را به شدت افزایش می‌دهد. انتقال جریان در ناحیه لحیم‌کاری ضعیف مسدود می‌شود، بنابراین حامل‌ها نمی‌توانند به طور مؤثر از آن موقعیت به سلول عبور کنند. شدت نور کاهش یافته و در مقایسه با سلول‌های عادی مجاور، یک ناحیه تیره واضح تشکیل می‌شود.

• انگشت‌های شکسته: انگشت‌های شکسته زمانی رخ می‌دهد که خطوط شبکه جلویی ریز سلول خورشیدی قطع شده یا از سطح سلول جدا شوند. جریان تزریق شده از باسبار نمی‌تواند به ناحیه شبکه ریز قطع شده برسد، یا جریان روی انگشت نمی‌تواند وارد اتصال PN داخل سلول شود. در این ناحیه، چگالی جریان اتصال PN بسیار کم یا حتی صفر می‌شود و در نتیجه انتشار ضعیف یا عدم انتشار رخ می‌دهد. این امر یک ناهنجاری معمولی انگشت شکسته در تصاویر EL ایجاد می‌کند.

کاربرد محصول

نقش آزمایش EL در کنترل کیفیت ماژول خورشیدی

آزمایش EL به طور گسترده در تولید ماژول‌های خورشیدی استفاده می‌شود زیرا به مهندسان تولید یک روش مستقیم برای بازرسی عیوب در سطح سلول می‌دهد. این آزمایش به ویژه پس از فرآیندهای مکانیکی یا حرارتی کلیدی که ممکن است سلول‌ها تحت تنش یا آسیب قرار گیرند، مهم است.

نقاط کاربرد رایج عبارتند از:

• بازرسی سلول ورودی: برای بررسی اینکه آیا سلول‌های خورشیدی قبل از مونتاژ ماژول دارای ترک، تفاوت رنگ، خطوط شبکه شکسته یا بازدهی ناهموار هستند یا خیر.

• پس از رشته‌سازی: برای شناسایی ترک‌ها، لحیم‌کاری ضعیف، جابه‌جایی ریبون یا قطع انگشتی که در حین تب‌زن رشته‌ساز عملیات ایجاد می‌شود.

• پس از لایه‌گذاری و باسینگ: برای تأیید اتصال صحیح استرینگ‌ها و وجود عیوب لحیم‌کاری قبل از لمینیشن.

• پس از لمینیشن: برای بازرسی اینکه آیا فشار حرارتی باعث ایجاد ترک‌های جدید یا گسترش عیوب موجود شده است.

• بازرسی نهایی ماژول: برای پشتیبانی از درجه‌بندی کیفیت همراه با تست IV و بازرسی بصری.

در تولید عملی، تست EL و تست IV جایگزین یکدیگر نیستند. تست IV به تولیدکننده می‌گوید که آیا توان ماژول مطابق استاندارد است یا خیر. تست EL به تولیدکننده می‌گوید که چرا یک ماژول ممکن است غیرعادی باشد و عیب در کجا قرار دارد. هنگامی که هر دو با هم استفاده شوند، کارخانه می‌تواند سیستم کنترل کیفیت کامل‌تری بسازد.

تماس برای خرید

نتیجه عملی برای تولیدکنندگان ماژول PV

تست EL می‌تواند ترک‌های ریز پنهان را آشکار کند زیرا ترک حرکت حامل‌ها را در داخل سلول خورشیدی مسدود می‌کند. هنگامی که انتقال حامل قطع می‌شود، بازترکیب تابشی در آن ناحیه ضعیف یا ناپدید می‌شود و تصویر EL یک خط تیره یا ناحیه تیره را نشان می‌دهد. به همین دلیل تست EL یکی از مؤثرترین روش‌های بازرسی برای شناسایی عیوب داخلی سلول است که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند.

برای کارخانه‌های ماژول PV، ارزش تست EL تنها یافتن ماژول‌های معیوب نیست. مهم‌تر از آن، کمک به ردیابی عیوب به مراحل فرآیند مانند جابجایی سلول، استرینگینگ، لحیم‌کاری، لایه‌گذاری، لمینیشن و مونتاژ نهایی است. این امر بازرسی EL را به ابزاری کلیدی برای بهبود بازده، کاهش شکایات مشتریان و تثبیت کیفیت ماژول تبدیل می‌کند.

دیدگاه Ooitech

به عنوان یک تأمین‌کننده تجهیزات متمرکز بر خطوط تولید پنل خورشیدی، Ooitech آزمون EL را چیزی بیش از یک ایستگاه بازرسی ساده می‌داند. ارزش واقعی آن بازخورد فرآیندی است: اگر ریزترک‌ها به‌طور مکرر پس از رشته‌کشی یا لمینیشن ظاهر شوند، کارخانه نه‌تنها باید ماژول‌های معیوب را رد کند، بلکه باید تنش جابه‌جایی، دمای لحیم‌کاری، کشش ریبون و پارامترهای لمینیشن را نیز بررسی کند. برای ماژول‌های مدرن MBB، TOPCon، و سلول‌های بزرگ‌اندازه، یک استراتژی بازرسی EL به‌خوبی جای‌گذاری‌شده می‌تواند ریسک‌های کیفی پنهان را پیش از حمل‌ونقل به‌شدت کاهش دهد.