PV_2_2020
Default description
praktyka
18
magazyn fotowoltaika 2/2020
a szczęście, istnieje kilka metod
pozwalających
wykryć
przynaj-
mniej część z tych nieprawidłowości.
Wśród nich można wyróżnić m.in. badanie
elektroluminescencji (EL), przedstawione
na rysunku 1.
Luminescencja to promieniowanie
pochodzenia nietermicznego zachodzące
pod wpływem czynnika wzbudzającego,
w przypadku elektroluminescencji –
pola elektrycznego. Ciała stałe, które
cechuje taka właściwość, nazywa się
elektroluminoforami. Również ogniwa
PV emitują promieniowanie, jeśli zasili
się je zewnętrznym źródłem prądu
stałego. W pewnym uproszczeniu taki
proces
stanowi
odwrócenie
efektu
fotowoltaicznego.
Podczas
normalnej
pracy ogniwa, jeśli foton padający na jego
powierzchnię
dostarczy
wystarczająco
dużą
energię,
spowoduje
przejście
elektronu z pasma walencyjnego do
pasma
przewodnictwa
i
powstanie
wolnego miejsca w paśmie walencyjnym,
czyli dziury. Ponieważ wewnątrz złącza
p-n istnieje pole elektryczne związane
z występującą pomiędzy obszarami p i n różnicą potencjałów,
następuje rozdzielenie elektronów i dziur, co w przypadku
zamknięcia obwodu skutkuje przepływem fotoprądu. Po
wprowadzeniu zaburzenia w postaci źródła światła, poza generacją
par elektron-dziura zaczynają zachodzić również procesy
zmierzające do przywrócenia równowagi, a wśród nich m.in.
rekombinacja promienista, czyli rekombinacja międzypasmowa,
podczas której elektron bezpośrednio rekombinuje z dziurą, a w
rezultacie jest emitowany foton (czasem również fonon). Właśnie
na tym zjawisku opiera się badanie
EL. Podłączenie do ogniwa PV źródła
prądu pozwala wprowadzić do niego
elektrony w stanie wzbudzonym, które
przechodząc do stanu podstawowego,
rekombinują z dziurami, co z kolei
powoduje
wypromieniowanie
kwantu
energii
w
postaci
fali
elektromagnetycznej. Ponieważ ten
rodzaj rekombinacji ma relatywnie
niewielki udział w ogóle procesów
rekombinacji,
ilość
generowanego
w ten sposób promieniowania jest
znikoma, a ponadto w przypadku ogniw
krzemowych długość emitowanych
fal mieści się w zakresie bliskiej
podczerwieni, czyli ok. 950–1350 nm.
W związku z tym do jego wychwycenia
potrzebne są odpowiedni detektor,
a także ciemność.
Sprzęt
Podstawę
badań
EL
stanowi
aparat, który pod wieloma względami
nie różni się od zwykłego aparatu
fotograficznego. W aparatach EL,
podobnie jak w zwykłych, stosuje się detektory CCD (z ang.
charge-coupled device) lub CMOS (z ang. complementary metal-
oxide-semiconductor), ale wykonane z innych materiałów.
W praktyce najczęściej wykorzystywane są dwa typy absorberów:
krzem (Si) oraz stop indu z arsenkiem galu (InGaAs). Detektory
krzemowe pozwalają uzyskać wysoką rozdzielczość, ale
jednocześnie cechują się gorszą odpowiedzią spektralną. Są
wrażliwe na fale z zakresu 300–1100 nm, podczas gdy emisja
z krzemowych ogniw osiąga swój szczyt przy 1150 nm. Za to
Zobaczyć niewidoczne: elektroluminescencja
modułów fotowoltaicznych
Wysoka jakość produkcji, odpowiedni transport i montaż zgodny z instrukcją to klu-
czowe aspekty zapewniające, że moduły fotowoltaiczne (PV) będą działały przez długie
lata zgodnie z deklaracjami wytwórcy. Jednocześnie są to trzy etapy, na których istnieje
największe ryzyko powstania różnego rodzaju uszkodzeń i defektów często niewidocz-
nych gołym okiem, a mogących w przyszłości znacząco wpłynąć na generowanie
energii elektrycznej przez instalację fotowoltaiczną.
Krzysztof Mik
(Centrum Badawcze KEZO PAN, IMP PAN);
Maciej Juźwik
(Platforma Fotowoltaiki, IMiO, WEiTI,
Politechnika Warszawska;
Centrum Badawcze KEZO PAN, IMP PAN)
Rys. 1. Przykład obrazu EL modułu fotowoltaicznego
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60