Indépendamment de leur mécanique et de leur fabrication, les panneaux solaires sont sujets à la dégradation due à leurs propres matériaux de fabrication. Certes, le matériau utilisé pour doper les wafers est la principale cause de la dégradation induite par la lumière des panneaux solaires. Cependant, certains tests effectués pendant le processus de fabrication peuvent la réduire. C'est pourquoi il est crucial de tester les panneaux pour déterminer leur LID. Il existe également une dégradation non identifiée, dont vous avez peut-être entendu parler : la dégradation LeTID.
Qu'est-ce que la dégradation induite par la lumière ? Qu'est-ce que la dégradation induite par la lumière ?
A perte de performance des modules solaires Ce phénomène, qui se produit principalement aux premières heures du lever du soleil, est appelé dégradation induite par la lumière (DIL). Les performances réelles et globales des modules solaires sont également affectées. La plupart des cellules solaires au silicium sont affectées par ce défaut, entraînant d'importantes pertes de production d'électricité. Les modules solaires présentent des signes de dégradation induite par la lumière quelques jours après leur installation. Le pourcentage de perte peut être compris entre 0.5 % et 1.5 %.
Cependant, tous les modules ne sont pas influencés de la même manière. Ce qui les différencie le plus est la structure cristalline des cellules solaires, monocristallines ou polycristallines, ainsi que leurs propriétés électriques, qu'elles soient de type P ou N.
1. Structure des cellules solaires
Des structures cristallines différentes impliquent des processus de production différents de cellules solaires.
a) Monocristallines : Ces cellules sont fabriquées par le procédé Czochralski , qui produit une structure cristalline uniforme découpée en tranches pour former les cellules solaires. Ces cellules solaires sont très efficaces et présentent des concentrations en oxygène plus élevées.
b) Multicristallins : Ils sont produits par un procédé de dépôt en phase vapeur qui consiste à faire croître du silicium en tant que substitut. Ils présentent de nombreuses sections cristallines qui apparaissent comme différentes surfaces réfléchissantes sur un panneau solaire. Leur rendement est moindre lorsque la concentration en oxygène est faible.
2. Propriétés électriques des plaquettes de silicium
Ils font référence aux propriétés des plaquettes de silicium qui sont nécessaires pour créer une différence de tension dans une cellule lorsqu'elle est exposée à la lumière du soleil.
a) Type P : Ces plaquettes de silicium contiennent des impuretés en quantités contrôlées , appelées dopants. Ces dopants captent facilement les électrons, permettant ainsi au module photovoltaïque de générer une différence de potentiel pour produire de l’électricité à partir de la lumière du soleil. Le bore est l’élément dopant le plus couramment utilisé, mais le gallium est également employé.
b) Type N : Ces siliciums contiennent des impuretés ayant des effets opposés ; au lieu d’accepter des électrons, ils en libèrent. On n’observe aucun signe de dégradation photochimique dans ces plaquettes de silicium de type N.
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Quelles sont les causes de la dégradation induite par la lumière ?
Les cellules solaires sont composées de plaquettes de silicium, et la formation de composés bore-oxygène dans ces plaquettes entraîne une dégradation photochimique. Par conséquent, la présence de bore comme matière première ou comme revêtement peut induire une dégradation photochimique des panneaux solaires.
Une concentration élevée d'oxygène dans les cellules solaires monocristallines est également une cause de dégradation photo-induite. Ce phénomène se produit lorsque la concentration d'oxygène est supérieure à la normale. Ces informations devraient vous permettre de comprendre les causes de la dégradation photo-induite.
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Qu'est-ce que LeTID Solar et LeTID Degradation ?
Un nouveau mécanisme de dégradation des cellules en silicium monocristallin, dont les délais de dégradation sont nettement plus longs que ceux de la dégradation bore-oxygène, est appelé dégradation induite par la lumière et les températures élevées (LeTID). Ce phénomène est plus prononcé à haute température.
1. Propriétés de LetID
- Il y a une réduction de transporteur minoritaire efficace durée de vie et efficacité
- Le cycle de dégradation et récupération Cela prend des années, voire des décennies.
- Cela conduit à un effet identique dans l'obscurité, appelé dégradation induite par le transporteur (CID).
2. Paramètres cruciaux
- Le défaut dépend fortement de l'architecture de cellules solaires.
- Dégradation est améliorée dans les cellules à contact arrière émetteur passivé (PERC).
- La position des plaquettes dans le lingot parent, le processus de gettering, ainsi que la présence de joints de grains, influencent également la dégradation.
- Traitements thermiques influencer considérablement le processus.
- La cinétique des réactions de dégradation est influencée par recuit foncé.
- Le taux de dégradation est modifié par cuisson à température.
- Couches de passivation de surface sur couches passivées riches en hydrogène sont énormément influencés.
3. Causes postulées
Les impuretés métalliques comme le cobalt, le cuivre et le nickel sont des causes possibles de dégradation.
4. Atténuer
Avec l’augmentation des cas de dégradation induite par la lumière et la température élevée (LeTID), des techniques d’atténuation sont également proposées.
- Réduire la température de cuisson : Il est fortement recommandé de moduler la température de cuisson en fonction des variations des vitesses de refroidissement.
- Accélération de la dégradation:Une dégradation accélérée et une deuxième étape de cuisson à une température plus basse sont également suggérées.
- Plaquettes:Il est recommandé de modifier les propriétés et l'épaisseur des plaquettes pour réduire la dégradation.
Quelles sont les causes du LeTID dans les panneaux solaires ?
La cause principale de la dégradation induite par la chaleur (leTID) reste encore floue. Cependant, des recherches continues ont permis de démontrer que les niveaux d'oxygène n'en sont pas responsables . Selon les connaissances actuelles, cette dégradation résulte d'une interaction entre les couches de passivation à haute température lors du processus de cuisson en cours de fabrication.
Selon les conclusions d'une étude menée par Fraunhofer ISE et le Centre de recherche sur les matériaux de Freiberg, en Allemagne, le leTID est causé par l'hydrogène mobile réagissant avec des défauts cristallins intrinsèques, et son apparition est influencée par les conditions d'injection de porteurs et les températures élevées.
Dans une autre étude de 2017, menée par des chercheurs de l'Université de Constance, l'impact de la température et du dopage sur le LeTID des cellules solaires PERC a été calculé. Ils sont arrivés à la conclusion qu'à haute température, le rythme de dégradation s'accélère. Il a ainsi été établi que le LeTID augmente sa résistance avec la température de cuisson, et que la présence de couches riches en hydrogène influence également ce phénomène.
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Quelle est la différence entre LID et LeTID ?
Après avoir appris les causes du leTID dans les panneaux solaires, découvrons la différence entre LID et LeTID.
| Dégradation induite par la lumière (DIL) | Dégradation induite par la lumière et les températures élevées (Letid) |
| La dégradation la plus fréquemment observée | Pas couramment observé |
| Cela se produit dans les cellules solaires en silicium de type p dopées au bore | Cela se produit dans les plaquettes avec des températures de fonctionnement élevées |
| Cela se produit lorsque l'oxygène est combiné avec le bore | Cela se produit lorsqu'une température de fonctionnement élevée est associée à une intensité lumineuse élevée |
| C'est un processus de dégradation rapide | C'est un processus plus lent que LID |
| Cela se produit dès la première exposition au soleil et persiste jusqu'à ce que la puissance se stabilise | Cela se produit peu de temps après l'installation des panneaux solaires, mais le processus d'apparition et de stabilisation peut prendre des années. |
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Qu'est-ce que le test de dégradation induite par la lumière ?
Ce test est généralement réalisé lors des premières étapes de la fabrication des panneaux solaires. Afin de garantir la qualité et la fiabilité des panneaux solaires , un test de dégradation induite par la lumière est indispensable. Les techniques LED, le test de stabilisation LID et l'injection de porteurs électriques sont les trois techniques de test les plus couramment utilisées.
1. Réalisation du test
On utilise une série d'expositions lumineuses avec des intervalles d'éclairement égal, supérieurs à 5 kWh/m². En maintenant une température constante de 50 °C , le module fonctionne à son point de puissance maximale (MPP), et clignote après chaque intervalle.
Si la différence de puissance du module lors des 3 derniers flashs est inférieure au seuil défini par la norme, la stabilisation est considérée comme terminée. La dose d'irradiance totale accumulée requise est alors également mesurée.
Si les paramètres mentionnés ci-dessus ne peuvent être déterminés, le module sera à nouveau testé. Un taux de réussite de 5 % au test de performance après stabilisation indique clairement que le module a échoué.
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Pourquoi est-il crucial de tester les panneaux pour LID ?
Les panneaux solaires à cellules en silicium sont majoritairement sujets à la dégradation induite par la lumière, notamment les modules PERC. La recombinaison des défauts actifs lors de l'injection de porteurs supplémentaires sous l'effet de la lumière entraîne une perte de conversion et de production d'électricité. Il est crucial de tester les panneaux afin de détecter cette dégradation et ainsi garantir le maintien de leurs performances tout au long de leur cycle de vie.
Après avoir pris connaissance de la dégradation induite par la lumière, il est préférable de choisir des panneaux solaires certifiés. Il est important de vérifier qu'ils sont testés pour les tests LID et LeTID. Pourquoi est-il crucial de tester les panneaux pour les tests LID ? La réponse est simple : maintenir leur efficacité tout au long de leur durée de vie. De plus, la dégradation LetID est un dommage à long terme qui affecte vos panneaux solaires ; il est donc nécessaire d'en atténuer les pertes par des mesures appropriées.
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