Ongeacht hun mechanica en productie zijn zonnepanelen vatbaar geworden voor degradatie vanwege hun eigen productiematerialen. Ja, het materiaal dat wordt gebruikt om de wafers te doperen is de belangrijkste oorzaak van door licht veroorzaakte degradatie die optreedt in zonnepanelen. Sommige tests tijdens het productieproces kunnen dit echter verminderen. Daarom is het cruciaal om panelen te testen op LID. Er is ook een niet-geïdentificeerde degradatie waarvan u misschien hebt gehoord, de LeTID-degradatie.
Wat is lichtgeïnduceerde degradatie? Wat is LID?
A verlies van prestaties van zonnepanelen wat zich vooral voordoet in de eerste uren van zonsopgang staat bekend als lichtgeïnduceerde degradatie (LID). De werkelijke en algehele prestaties van zonnepanelen worden hier ook door beïnvloed. De meeste siliciumzonnecellen worden beïnvloed door dit defect, wat leidt tot ernstig verlies in de energieopwekking. Zonnepanelen vertonen tekenen van lichtgeïnduceerde degradatie binnen een paar dagen na installatie. Het percentage verlies kan tussen 0.5% en 1.5% liggen.
Echter, niet alle modules worden op dezelfde manier beïnvloed. Wat het het meest onderscheidt is de kristalstructuur van zonnecellen. Namelijk monokristallijn of polykristallijn samen met hun elektrische eigenschappen of ze P-type of N-type zijn.
1. Structuur van zonnecellen
Verschillende kristalstructuren betekenen verschillende productieprocessen van zonnecellen.
a) Monokristallijn: Deze cellen worden gevormd met de Czochralski-proces, wat een uniforme kristalstructuur produceert die in plakjes wordt gesneden om zonnecellen te vormen. Deze zonnecellen zijn zeer efficiënt en hebben hogere zuurstofconcentraties.
b) Multikristallijn: Ze worden geproduceerd met een vorm van dampafzetting die silicium laat groeien tot een vervanger. Er zijn veel kristallijne secties die verschijnen als verschillende reflecterende randen in een zonnepaneel. Ze zijn minder efficiënt met een lagere zuurstofconcentratie.
2. Elektrische eigenschappen van siliciumwafels
Ze verwijzen naar de eigenschappen van siliciumwafels die nodig zijn om een spanningsverschil in een cel te creëren wanneer deze wordt blootgesteld aan zonlicht.
a) P-type: Dergelijke siliciumwafels hebben onzuiverheden in gecontroleerde hoeveelheden die dopingmaterialen worden genoemd. Dergelijke materialen accepteren gemakkelijk elektronen, waardoor de fotovoltaïsche module een spanningsverschil kan creëren om stroom te genereren onder zonlicht. Boor wordt het meest gebruikt als hun dopingelement, maar sommigen gebruiken ook gallium.
b) N-type: Ze hebben onzuiverheden met tegenovergestelde effecten en in plaats van te accepteren, laten ze elektronen vrij. Er zijn geen tekenen van door licht geïnduceerde degradatie in dergelijke n-type siliciumwafers.
Lees ook: Wat is potentieel geïnduceerde degradatie?
Wat veroorzaakt lichtgeïnduceerde degradatie?
Zonnecellen bestaan uit siliciumwafels en de vorming van boor-zuurstofverbindingen in deze wafers resulteert in licht-geïnduceerde degradatie. Daarom kan de aanwezigheid van boor als grondstof of coatingmateriaal resulteren in licht-geïnduceerde degradatie van zonnepanelen.
Hogere zuurstofconcentraties in monokristallijne zonnecellen zijn ook een reden achter licht-geïnduceerde degradatie. Het vindt plaats wanneer de zuurstofconcentratie hoger is dan verwacht. Dit zou u moeten hebben laten begrijpen wat licht-geïnduceerde degradatie veroorzaakt.
Zie ook: Hoe voorkom je dat zonnelampen omvallen?
Wat is LeTID Solar en LeTID Degradation?
Een nieuw degradatiemechanisme in monokristallijne siliciumcellen dat aanzienlijk langere tijdschalen heeft dan de boor-zuurstofdegradatie wordt licht- en verhoogde temperatuur-geïnduceerde degradatie (LeTID) genoemd. Dit is meer uitgesproken bij hogere temperaturen.
1. Eigenschappen van LetID
- Er is een vermindering in effectieve minderheidsdrager levensduur en efficiëntie
- De cyclus van degradatie en herstel duurt jaren tot decennia.
- Het leidt tot een identiek effect in het donker, wat bekend staat als drager-geïnduceerde degradatie (CID).
2. Cruciale parameters
- Het defect is sterk afhankelijk van de architectuur van zonnepanelen.
- vermindering wordt verbeterd in gepassiveerde emitter-achtercontactcellen (PERC).
- De positie van wafers in de ouderstaafHet getterproces en de aanwezigheid van korrelgrenzen hebben ook invloed op de degradatie.
- Thermische behandelingen hebben een grote invloed op het proces.
- De kinetiek van de afbraakreactie wordt beïnvloed door donker gloeien.
- De snelheid van degradatie wordt gewijzigd door temperatuurvuren.
- Oppervlaktepassiveringslagen op waterstofrijke gepassiveerde lagen worden enorm beïnvloed.
3. Gepostuleerde oorzaken
Metalen verontreinigingen zoals kobalt, koper en nikkel zijn mogelijke oorzaken voor de degradatie.
4. Mitigeren
Nu er steeds meer gevallen van door licht en verhoogde temperatuur veroorzaakte degradatie (LeTID) voorkomen, worden er ook mitigerende technieken voorgesteld.
- Verlaag de stooktemperatuur: Het is sterk aan te raden om de stooktemperatuur te moduleren met variaties in de koelsnelheid.
- Versnelde degradatie: Er wordt ook voorgesteld om de afbraak te versnellen en een tweede stookstap bij een lagere temperatuur uit te voeren.
- Wafers: Het wordt aanbevolen om de eigenschappen en de dikte van de wafer te wijzigen om degradatie te verminderen.
Wat zijn de oorzaken van LeTID in zonnepanelen?
De belangrijkste reden achter leTID is nog onduidelijk. Maar met voortdurend onderzoek is duidelijk geworden dat zuurstofniveaus zijn niet verantwoordelijk voor hetzelfde. Volgens het huidige begrip is deze degradatie een resultaat van een interactie tussen passiveringslagen bij hogere temperaturen tijdens het bakproces in de productie.
Volgens de conclusie van een onderzoek van Fraunhofer ISE en Freiberg Materials Research Centre in Duitsland wordt leTID veroorzaakt door mobiele waterstof die reageert met intrinsieke kristaldefecten. Het optreden ervan wordt beïnvloed door de omstandigheden van de dragerinjectie en verhoogde temperaturen.
In een ander onderzoek uit 2017, door onderzoekers van de Universiteit van Konstanz, wordt de impact van temperatuur en doping op LeTID in PERC-zonnecellen berekend. Ze kwamen tot de conclusie dat bij hoge temperaturen ook de snelheid van degradatie toeneemt. Dus het bepalen dat LeTID in sterkte toeneemt met de vuurtemperatuur en de aanwezigheid van rijke waterstoflagen hebben ook invloed op hetzelfde.
Zie ook: Hoe sluit je 3 zonnepanelen parallel aan?
Wat is het verschil tussen LID en LeTID?
Nu we de oorzaken van leTID in zonnepanelen hebben besproken, gaan we dieper in op het verschil tussen LID en LeTID.
| Lichtgeïnduceerde degradatie (LID) | Door licht en verhoogde temperatuur veroorzaakte degradatie (Letid) |
| De meest voorkomende degradatie | Niet vaak waargenomen |
| Dit gebeurt in p-type siliciumzonnecellen die gedoteerd zijn met boor | Dit gebeurt bij wafers met hoge bedrijfstemperaturen |
| Het ontstaat wanneer zuurstof wordt gecombineerd met boor | Het treedt op wanneer een hoge bedrijfstemperatuur gepaard gaat met een hoge lichtintensiteit |
| Het is een snel afbraakproces | Het is een langzamer proces dan LID |
| Het treedt op bij de eerste blootstelling aan zonlicht en blijft aanhouden totdat de stroom zich stabiliseert | Het treedt op kort nadat de zonnepanelen zijn geïnstalleerd, maar het proces van ontstaan en stabiliseren kan jaren duren |
Zie ook: Hoe bereken je het wattage van een zonnepaneel?
Wat is een lichtgeïnduceerde degradatietest?
Deze test wordt meestal uitgevoerd in de beginfase van de productie van zonnepanelen. Om zonnepanelen te testen besteld, kwaliteitsborging en betrouwbaarheid, een lichtgeïnduceerde degradatietest is een must. LED-technieken, LID-stabilisatietest en elektrische dragerinjectie zijn 3 testtechnieken die het meest worden gebruikt.
1. De test uitvoeren
Er wordt gebruik gemaakt van een reeks lichtblootstellingen met intervallen van gelijke stralingsdoses boven 5 kWh/mXNUMX. Door een constante temperatuur van 50 ° Celsius, de module presteert op zijn Maximum Power Point (MPP) waarbij de module na elk interval wordt geflitst.
Indien het vermogensverschil van de module in de laatste 3 flitsen kleiner is dan de drempelwaarde die door de norm is gedefinieerd, wordt de stabilisatie als voltooid beschouwd. Hiermee wordt ook de geaccumuleerde totale vereiste bestralingsdosis gemeten.
Als de bovengenoemde parameters niet kunnen worden bepaald, wordt de module opnieuw getest. Als er een 5% pass is in de prestatietest na stabilisatie, betekent dit duidelijk dat de module de test niet heeft doorstaan.
Lees ook: Hoeveel volt produceert een zonnepaneel?
Waarom is het cruciaal om panelen voor LID te testen?
Zonnepanelen met siliciumzonnecellen ondergaan meestal lichtgeïnduceerde degradatie, met name in PERC-modules. De recombinatie van actieve defecten tijdens extra dragerinjectie door belichting resulteert in een verlies in de conversie en opwekking van elektriciteit. Het is cruciaal om panelen te testen op LID, omdat dit zorgt ervoor dat de prestaties van modules gedurende hun hele levenscyclus behouden blijven.
Nou, na het leren over lichtgeïnduceerde degradatie is het beter om zonnepanelen te kiezen met de juiste certificaten. Het is beter om te controleren of ze getest zijn op LID en LeTID. Waarom is het cruciaal om panelen te testen op LID? Het antwoord hierop is om hun levenslange efficiëntie te behouden. LetID-degradatie is ook een schade op de lange termijn die uw zonnepanelen beïnvloedt, dus is het noodzakelijk om het verlies te beperken met de juiste maatregelen.
Aanbevolen: BIPV versus BAPV
