Independientemente de su mecánica y fabricación, los paneles solares se han vuelto susceptibles a la degradación debido a sus propios materiales de fabricación. Sí, el material utilizado para dopar las obleas es la principal causa de la degradación inducida por la luz en los paneles solares. Sin embargo, algunas pruebas durante el proceso de fabricación pueden reducirla. Por ello, es crucial analizar los paneles para detectar la LID. Existe también una degradación no identificada, de la que quizás haya oído hablar: la degradación de LeTID.
¿Qué es la degradación inducida por la luz? ¿Qué es la degradación inducida por la luz (DIL)?
A pérdida de rendimiento de los módulos solares La degradación inducida por la luz (DIL), que ocurre principalmente durante las primeras horas del amanecer, también afecta el rendimiento real y general de los módulos solares. La mayoría de las células solares de silicio se ven afectadas por este defecto, lo que provoca graves pérdidas en la generación de energía. Los módulos solares muestran signos de degradación inducida por la luz a los pocos días de su instalación. El porcentaje de pérdida puede oscilar entre el 0.5 % y el 1.5 %.
Sin embargo, no todos los módulos se ven afectados de la misma manera. Lo que más los diferencia es la estructura cristalina de las células solares (monocristalinas o policristalinas), junto con sus propiedades eléctricas, ya sean de tipo P o tipo N.
1. Estructura de la célula solar
Diferentes estructuras cristalinas implican diferentes procesos de producción de células solares.
a) Monocristalino: Estas células se forman con la Proceso de Czochralski, lo que produce una estructura cristalina uniforme que se corta para formar células solares. Estas células solares son altamente eficientes y tienen mayores concentraciones de oxígeno.
b) Multicristalino: Se producen mediante un tipo de deposición de vapor que convierte el silicio en un sustituto. Existen numerosas secciones cristalinas que se manifiestan como diferentes bordes reflectantes en un panel solar. Son menos eficientes con una menor concentración de oxígeno.
2. Propiedades eléctricas de las obleas de silicio
Se refieren a las propiedades de las obleas de silicio que son necesarias para crear una diferencia de voltaje en una celda cuando se expone a la luz solar.
a) Tipo P: Estas obleas de silicio tienen impurezas in cantidades controladas Se denominan materiales dopantes. Estos materiales aceptan electrones fácilmente, lo que permite que el módulo fotovoltaico genere una diferencia de voltaje para generar energía bajo la luz solar. El boro es el elemento dopante más común, pero algunos también utilizan galio.
b) Tipo N: Tienen impurezas con efectos opuestos Y en lugar de aceptar, liberan electrones. No hay indicios de degradación inducida por la luz en estas obleas de silicio de tipo n.
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¿Qué causa la degradación inducida por la luz?
Las células solares están formadas por obleas de silicio y la formación de compuestos de boro-oxígeno En estas obleas se produce una degradación inducida por la luz. Por lo tanto, la presencia de boro como materia prima o material de recubrimiento puede provocar la degradación inducida por la luz de los paneles solares.
Concentraciones de oxígeno más elevadas En las células solares monocristalinas, también se observa una causa de la degradación inducida por la luz. Esta ocurre cuando la concentración de oxígeno es superior a la esperada. Esto debería haberle ayudado a comprender las causas de la degradación inducida por la luz.
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¿Qué es LeTID Solar y la degradación de LeTID?
Un nuevo mecanismo de degradación en células de silicio monocristalino, con escalas de tiempo significativamente mayores que la degradación de boro-oxígeno, se denomina degradación inducida por luz y temperatura elevada (LeTID). Esta es más pronunciada a temperaturas más altas.
1. Propiedades de LetID
- Hay una reducción en portador minoritario efectivo vida útil y eficiencia
- El ciclo de degradación y recuperación Toma años o décadas.
- Esto produce un efecto idéntico en la oscuridad, al que se denomina degradación inducida por portador (CID).
2. Parámetros cruciales
- El defecto depende en gran medida de la arquitectura de células solares.
- degradación Se mejora en celdas de contacto trasero de emisor pasivado (PERC).
- La posición de las obleas en el lingote originalEl proceso de captación, junto con la presencia de límites de grano, también influye en la degradación.
- Tratamientos termales influir significativamente en el proceso.
- La cinética de la reacción de degradación se ve afectada por recocido oscuro.
- La tasa de degradación se modifica por cocción a temperatura ambiente.
- Capas de pasivación superficial en capas pasivadas ricas en hidrógeno están enormemente influenciados.
3. Causas postuladas
Las impurezas metálicas como el cobalto, el cobre y el níquel son posibles causas de la degradación.
4. Mitigar
Ante el aumento de casos de degradación inducida por luz y temperatura elevada (LeTID), también se proponen técnicas de mitigación.
- Reducir la temperatura de cocción: Es muy recomendable modular la temperatura de cocción con las variaciones en las velocidades de enfriamiento.
- Aceleración de la degradación:También se sugiere una degradación acelerada y una segunda etapa de cocción a una temperatura más baja.
- obleas:Se recomienda cambiar las propiedades y el espesor de la oblea para reducir la degradación.
¿Cuáles son las causas de LeTID en el panel solar?
La razón principal de la leTID aún no está clara. Pero la investigación continua ha demostrado que... Los niveles de oxígeno no son responsables Para lo mismo. Según el conocimiento actual, esta degradación es resultado de la interacción entre capas de pasivación a temperaturas más altas durante el proceso de cocción en la fabricación.
Según la conclusión de un estudio realizado por Fraunhofer ISE y el Centro de Investigación de Materiales de Freiberg, Alemania, la leTID es causada por la reacción del hidrógeno móvil con defectos intrínsecos del cristal, y su aparición está influenciada por las condiciones de inyección del portador y las temperaturas elevadas.
En otra investigación de 2017, realizada por investigadores de la Universidad de Constanza, se calculó el impacto de la temperatura y el dopaje en el LeTID en células solares PERC. Se llegó a la conclusión de que, a altas temperaturas, el ritmo de degradación también aumenta. Por lo tanto, se determinó que el LeTID aumenta su resistencia con la temperatura de cocción y la presencia de capas ricas en hidrógeno también influye en esta.
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¿Cuál es la diferencia entre LID y LeTID?
Después de conocer las causas de leTID en los paneles solares, aprendamos sobre la diferencia entre LID y LeTID.
| Degradación inducida por la luz (LID) | Degradación inducida por luz y temperatura elevada (Letid) |
| La degradación observada más comúnmente | No se observa comúnmente |
| Esto ocurre en células solares de silicio de tipo p que están dopadas con boro. | Esto ocurre en obleas con altas temperaturas de funcionamiento. |
| Se produce cuando el oxígeno se combina con el boro. | Se produce cuando una temperatura de funcionamiento alta se combina con una intensidad de luz alta. |
| Es un proceso de degradación rápida. | Es un proceso más lento que el LID. |
| Se produce con la primera exposición a la luz solar y permanece hasta que la energía se estabiliza. | Se produce poco después de instalar los paneles solares, pero el proceso de aparición y estabilización puede llevar años. |
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¿Qué es la prueba de degradación inducida por luz?
Esta prueba generalmente se lleva a cabo durante las primeras etapas de fabricación de paneles solares. Para probar paneles solares por la garantía de calidad y confiabilidadEs imprescindible realizar una prueba de degradación inducida por luz. Las técnicas de LED, la prueba de estabilización LID y la inyección de portadora eléctrica son tres técnicas de prueba utilizadas principalmente.
1. Realización de la prueba
Se utiliza una serie de exposiciones a la luz con intervalos de dosis de irradiancia iguales superiores a 5 kWh/m². Al mantener una temperatura constante de 50 ° centígradosEl módulo funciona en su punto de máxima potencia (MPP), donde el módulo se enciende después de cada intervalo.
Si la diferencia de potencia del módulo en los últimos 3 destellos es menor que el valor umbral definido por la norma, la estabilización se considera completa. Con esto, también se mide la dosis total de irradiancia acumulada requerida.
Si no se pueden determinar los parámetros mencionados, el módulo se someterá a una nueva prueba. Si se aprueba el 5% de los resultados en la prueba de rendimiento tras la estabilización, significa claramente que el módulo no superó la prueba.
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¿Por qué es crucial probar paneles para LID?
Los paneles solares con células solares de silicio suelen experimentar degradación inducida por la luz, especialmente en los módulos PERC. La recombinación de defectos activos durante la inyección de portadores adicionales por la iluminación resulta en una pérdida en la conversión y generación de electricidad. Es crucial probar los paneles para detectar la degradación inducida por la luz (DIL), ya que esto... Ayuda a garantizar que el rendimiento de los módulos se mantenga durante todo su ciclo de vida.
Bueno, después de aprender sobre la degradación inducida por la luz, es mejor elegir paneles solares con los certificados adecuados. Es mejor asegurarse de que estén probados para LID y LeTID. ¿Por qué es crucial probar los paneles para LID? La respuesta es para mantener su eficiencia a lo largo de su vida útil. Además, la degradación LetID es un daño a largo plazo que afecta a los paneles solares, por lo que es necesario mitigar la pérdida con las medidas adecuadas.
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