Indipendentemente dalla loro meccanica e produzione, i pannelli solari sono diventati suscettibili alla degradazione a causa dei loro stessi materiali di fabbricazione. Sì, il materiale utilizzato per drogare i wafer è la causa principale della degradazione indotta dalla luce che si verifica nei pannelli solari. Tuttavia, alcuni test durante il processo di fabbricazione possono ridurla. Ecco perché è fondamentale testare i pannelli per LID. Esiste anche una degradazione non identificata di cui potresti aver sentito parlare, la degradazione LeTID.
Che cosa è la degradazione indotta dalla luce? Che cosa è LID?
A perdita di prestazioni dei moduli solari che si verifica principalmente nelle prime ore dell'alba è nota come degradazione indotta dalla luce (LID). Anche le prestazioni reali e complessive dei moduli solari ne sono influenzate. La maggior parte delle celle solari al silicio è interessata da questo difetto, che causa gravi perdite nella produzione di energia. I moduli solari mostrano segni di degradazione indotta dalla luce entro pochi giorni dalla loro installazione. La percentuale di perdita può essere compresa tra lo 0.5% e l'1.5%.
Tuttavia, non tutti i moduli sono influenzati allo stesso modo. Ciò che li differenzia di più è la struttura cristallina delle celle solari. Vale a dire, monocristalline o policristalline insieme alle loro proprietà elettriche, siano esse di tipo P o di tipo N.
1. Struttura della cella solare
Le diverse strutture cristalline implicano diversi processi di produzione delle celle solari.
a) Monocristalline: Queste celle sono formate con il processo Czochralski , che produce una struttura cristallina uniforme che viene poi tagliata per formare le celle solari. Queste celle solari sono altamente efficienti e presentano concentrazioni di ossigeno più elevate.
b) Multicristallini: Sono prodotti con un processo di deposizione in fase vapore che fa crescere il silicio come sostituto. Sono costituiti da numerose sezioni cristalline che appaiono come diversi bordi riflettenti in un pannello solare. Sono meno efficienti in presenza di una minore concentrazione di ossigeno.
2. Proprietà elettriche dei wafer di silicio
Si riferiscono alle proprietà dei wafer di silicio che sono necessarie per creare una differenza di tensione in una cella quando questa è esposta alla luce solare.
a) Tipo P: Questi wafer di silicio contengono impurità in quantità controllate , denominate materiali droganti. Tali materiali accettano facilmente gli elettroni, consentendo al modulo fotovoltaico di creare una differenza di potenziale per generare energia sotto la luce solare. Il boro è l'elemento drogante più comunemente utilizzato, ma in alcuni casi si usa anche il gallio.
b) Tipo N: presentano impurità con effetti opposti e, anziché accettare elettroni, li rilasciano. In questi wafer di silicio di tipo n non si osservano segni di degradazione indotta dalla luce.
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Cosa causa la degradazione indotta dalla luce?
Le celle solari sono costituite da wafer di silicio e la formazione di composti di boro-ossigeno in questi wafer provoca una degradazione indotta dalla luce. Pertanto, la presenza di boro come materia prima o materiale di rivestimento può causare la degradazione dei pannelli solari indotta dalla luce.
Anche le elevate concentrazioni di ossigeno nelle celle solari monocristalline sono una delle cause della degradazione indotta dalla luce. Questo fenomeno si verifica quando la concentrazione di ossigeno è superiore al previsto. Ciò dovrebbe aver chiarito le cause della degradazione indotta dalla luce.
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Cosa sono LeTID Solar e la degradazione LeTID?
Un nuovo meccanismo di degradazione nelle celle di silicio monocristallino che ha tempi significativamente più lunghi della degradazione boro-ossigeno è denominato degradazione indotta da luce e temperatura elevata (LeTID). Ciò è più pronunciato a temperature più elevate.
1. Proprietà di LetID
- C'è una riduzione in vettore di minoranza efficace durata ed efficienza
- Il ciclo di degradazione e recupero ci vogliono anni o decenni.
- Ciò porta ad un effetto identico al buio che viene definito degradazione indotta dal vettore (CID).
2. Parametri cruciali
- Il difetto dipende fortemente dall'architettura di celle solari.
- Degradazione è potenziato nelle celle PERC (Passivated Emitter Rear Contact).
- La posizione delle cialde nel lingotto genitore, il processo di gettering, insieme alla presenza di bordi dei grani, influenzano anche la degradazione.
- Trattamenti termali influenzare significativamente il processo.
- La cinetica della reazione di degradazione è influenzata da ricottura in scuro.
- Il tasso di degradazione è alterato da cottura a temperatura.
- Strati di passivazione superficiale su strati passivati ricchi di idrogeno sono enormemente influenzati.
3. Cause postulate
Possibili cause della degradazione sono impurità metalliche come cobalto, rame e nichel.
4. Mitigare
Con l'aumento dei casi di degradazione indotta dalla luce e dalle temperature elevate (LeTID), vengono proposte anche tecniche di mitigazione.
- Ridurre la temperatura di cottura: Si consiglia vivamente di modulare la temperatura di cottura in base alle variazioni della velocità di raffreddamento.
- Accelerazione del degrado: Si suggerisce anche una degradazione accelerata e una seconda fase di cottura a una temperatura più bassa.
- Wafer: Si consiglia di modificare le proprietà e lo spessore del wafer per ridurre la degradazione.
Quali sono le cause del LeTID nei pannelli solari?
La causa principale del leTID non è ancora chiara. Tuttavia, la continua ricerca ha chiarito che i livelli di ossigeno non ne sono responsabili. Secondo le attuali conoscenze, questo degrado è il risultato di un'interazione tra gli strati di passivazione ad alte temperature durante il processo di cottura in fase di produzione.
Secondo le conclusioni di uno studio condotto dal Fraunhofer ISE e dal Freiberg Materials Research Centre, in Germania, la leTID è causata dalla reazione dell'idrogeno mobile con difetti cristallini intrinseci e la sua comparsa è influenzata dalle condizioni di iniezione del vettore e dalle temperature elevate.
In un'altra ricerca del 2017, condotta da ricercatori dell'Università di Costanza, viene calcolato l'impatto della temperatura e del drogaggio sul LeTID nelle celle solari PERC. Sono giunti alla conclusione che, con alte temperature, aumenta anche il ritmo della degradazione. Quindi, determinare che il LeTID aumenta di resistenza con la temperatura di cottura e la presenza di strati ricchi di idrogeno influenza anche lo stesso.
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Qual è la differenza tra LID e LeTID?
Dopo aver appreso le cause del leTID nei pannelli solari, scopriamo la differenza tra LID e LeTID.
| Degradazione indotta dalla luce (LID) | Degradazione indotta da luce e temperatura elevata (Letid) |
| Il degrado più comunemente osservato | Non comunemente osservato |
| Ciò si verifica nelle celle solari al silicio di tipo p drogate con boro | Ciò si verifica in wafer con elevate temperature di esercizio |
| Si verifica quando l'ossigeno si combina con il boro | Si verifica quando un'elevata temperatura di esercizio è associata a un'elevata intensità luminosa |
| È un processo di degradazione veloce | È un processo più lento del LID |
| Si verifica con la prima esposizione alla luce solare e rimane fino a quando la potenza non si stabilizza | Si verifica subito dopo l'installazione dei pannelli solari, ma il processo di comparsa e stabilizzazione può richiedere anni |
Vedi anche: Come calcolare la potenza di un pannello solare?
Che cosa è il test di degradazione indotta dalla luce?
Questo test viene solitamente eseguito nelle prime fasi di produzione dei pannelli solari. Per testare i pannelli solari ai fini della garanzia di qualità e dell'affidabilità , un test di degradazione indotta dalla luce (LID) è indispensabile. Le tecniche LED, il test di stabilizzazione LID e l'iniezione di portatori di carica elettrica sono le tre tecniche di test principalmente utilizzate.
1. Esecuzione del test
Viene utilizzata una serie di esposizioni alla luce con intervalli di dosi di irradianza uguali superiori a 5 kWh/m². Mantenendo una temperatura costante di 50° Celsius , il modulo funziona al suo punto di massima potenza (MPP), venendo sottoposto a impulsi luminosi dopo ogni intervallo.
Nel caso in cui la differenza di potenza del modulo negli ultimi 3 flash sia inferiore al valore soglia definito dalla norma, la stabilizzazione è considerata completa. Con ciò, viene anche misurato il requisito di dose di irradianza totale accumulata.
Se i parametri sopra menzionati non possono essere determinati, il modulo verrà sottoposto nuovamente a test. Se si verifica un superamento del 5% nel test delle prestazioni dopo la stabilizzazione, significa chiaramente che il modulo non ha superato il test.
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Perché è fondamentale testare i pannelli per LID?
I pannelli solari con celle al silicio sono soggetti principalmente a degradazione indotta dalla luce, in particolare nei moduli PERC. La ricombinazione dei difetti attivi durante l'iniezione di portatori di carica extra dovuta all'illuminazione provoca una perdita nella conversione e nella generazione di elettricità. È fondamentale testare i pannelli per la degradazione indotta dalla luce (LID) perché ciò contribuisce a garantire che le prestazioni dei moduli siano mantenute per tutto il loro ciclo di vita.
Bene, dopo aver appreso della degradazione indotta dalla luce è meglio scegliere pannelli solari con certificati adeguati. È meglio assicurarsi che siano testati per LID e LeTID. Perché è fondamentale testare i pannelli per LID? La risposta a questa domanda è mantenere la loro efficienza per tutta la vita. Inoltre, la degradazione LetID è un danno a lungo termine che influenza i pannelli solari, quindi è necessario mitigare la perdita con misure adeguate.
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