PV_2_2020
Default description
PrAkTykA
19
magazyn fotowoltaika 2/2020
bardzo dobrze nadają się do badań ogniw CdTe. Z kolei detektory
InGaAs mają odpowiedź spektralną w zakresie 700–2600 nm,
wyższą sprawność kwantową dla dłuższych fal i obejmują całe
widmo emisji z ogniw krzemowych. Przekłada się to na ich
większą czułość oraz mniejszą podatność na zakłócenia. Przy
licznych zaletach odznaczają się jednak zdecydowanie wyższą
ceną oraz zwykle niższą rozdzielczością. W dostępnych na rynku
aparatach EL stosowane są głównie detektory InGaAs CMOS i Si
CCD. Czasem w celu redukcji szumów termicznych chłodzi się je
za pomocą ogniw Peltiera (rzadziej na inne sposoby).
Poza aparatem do testu elektroluminescencji konieczne jest
źródło prądu. Zgodnie z normą IEC 60904-13:2018 wybrany
zasilacz musi być w stanie, przy danej konfi guracji połączeń,
dostarczyć prąd równy prądowi zwarcia (Isc) badanych obiektów
oraz 0,1 ich prądu zwarcia. Pomiar przeprowadza się przy różnych
wartościach prądu, ponieważ nie wszystkie defekty ujawniają przy
jednym poziomie natężenia. Ponadto potrzebny jest statyw oraz
ewentualnie komputer z programem do korekcji wykonanych zdjęć.
Warunki i procedura pomiaru
Jak zostało to już wspomniane, test elektroluminescencji
wymaga ciemności. Dlatego badania laboratoryjne wykonuje się
w ciemnych pomieszczeniach, a testy zewnętrzne w nocy (choć
istnieją rozwiązania umożliwiające prowadzenie testów EL także
w ciągu dnia). Zaleca się również, aby temperatura modułów
w czasie pomiarów była stabilna i mieściła się między 20 a 30 °C,
co umożliwia relatywnie miarodajne porównywanie zdjęć.
Sama procedura pomiarowa jest względnie prosta. Na początku
badany element PV należy zasilić prądem równym Isc w kierunku
przewodzenia. Następnie zamontowany na statywie aparat
trzeba ustawić w taki sposób, aby widoczny był cały obiekt. Kąt
widzenia nie powinien przekraczać 50° w stosunku do normalnej
z wystawionej płaszczyzny modułów. Rekomenduje się, o ile to
możliwe, żeby wykonywać zdjęcia z aparatem umiejscowionym
prostopadle do powierzchni obiektu. Sposób postępowania
dotyczący wyboru poszczególnych ustawień aparatu, takich jak
ostrość lub apertura, podobnie jak procedura korekcji zdjęć zostały
dokładnie opisane w wyżej wspomnianej normie. Po wykonaniu
zdjęcia przy prądzie zwarcia należy powtórzyć czynności dla
prądu o natężeniu 0,1 Isc, a także dla modułu w stanie rozwartym,
co pozwoli na lepszą korekcję szumów.
Defekty i ich ewaluacja
Lista nieprawidłowości możliwych do wykrycia dzięki
elektroluminescencji jest długa i obejmuje zarówno pozycje
grożące poważnymi konsekwencjami, jak i takie, których
oddziaływanie jest marginalne. Poniżej opisano niektóre z nich.
Szukając uszkodzeń, patrzy się na zdjęciu na kolor
poszczególnych
fragmentów
badanej
próbki.
Zwykle
obszary o odcieniach szarości lub czerni świadczą o jakiejś
nieprawidłowości. Oznacza to bowiem, że przez daną część
próbki nie przepływa prąd lub jego przepływ jest ograniczony.
Często przyczynę takiego stanu stanowią mikropęknięcia ogniw.
Ich wpływ na parametry elektryczne modułu PV może być
bardzo duży, dlatego ich obecność zawsze wzbudza niepokój.
Rozróżnia się trzy typy mikropęknięć: A, B i C. Pęknięcia
z pierwszej grupy są to po prostu ciemne linie zaczynające się
typowo na krawędzi ogniwa i biegnące do busbaru lub innej
krawędzi (rys. 2). Ich oddziaływanie na pracę modułu jest
marginalne, ale w przyszłości na skutek naprężeń termicznych i/
lub mechanicznych mogą zmienić się w pęknięcia typu B (rys. 3)
lub C (rys. 4). Mikropęknięcia typu B i C to odpowiednio
pęknięcia, które zmniejszają przepływ prądu (odcienie szarości)
lub całkowicie elektrycznie odizolowują dany obszar (kolor
czarny). Mikropęknięcia typu B przy zasilaniu próbki prądem
równym 0,1 Isc będą miały mniejszy kontrast niż przy prądzie
zwarciowym. Z kolei te z ostatniej grupy będą wyraźnie odcinać
się od reszty niezależnie od natężenia prądu zasilającego. Poza
istotnym obniżeniem mocy modułu (wprost proporcjonalnym
do powierzchni odizolowanego kawałka ogniwa) tego rodzaju
Rys. 2. Mikropęknięcie typu A
Rys. 3. Mikropęknięcie typu B
Rys. 4. Mikropęknięcie typu C
Rys. 5. Porównanie zdjęcia snail tracka i obrazu EL ogniwa
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