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 het Czochralski-proces , dat een uniforme kristalstructuur produceert die vervolgens in plakjes wordt gesneden om zonnecellen te vormen. Deze zonnecellen zijn zeer efficiënt en hebben een hogere zuurstofconcentratie.
b) Multikristallijn: Deze worden geproduceerd met een vorm van dampafzetting waarbij silicium in een substituut wordt gegroeid. Er zijn veel kristallijne secties die zichtbaar zijn als verschillende reflecterende randen in een zonnepaneel. Ze zijn minder efficiënt bij 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: Deze siliciumwafers bevatten onzuiverheden in gecontroleerde hoeveelheden , ook wel doteringsmaterialen genoemd. Deze materialen nemen gemakkelijk elektronen op, waardoor de fotovoltaïsche module een spanningsverschil kan creëren om stroom op te wekken onder invloed van zonlicht. Borium wordt het meest gebruikt als doteringselement, maar sommige gebruiken ook gallium.
b) N-type: Deze bevatten onzuiverheden met een tegengesteld effect en in plaats van elektronen op te nemen, geven ze elektronen af. Er zijn geen tekenen van door licht veroorzaakte degradatie in dergelijke n-type siliciumwafers.
Lees ook: Wat is potentieel geïnduceerde degradatie?
Wat veroorzaakt lichtgeïnduceerde degradatie?
Zonnecellen zijn opgebouwd uit siliciumwafels en de vorming van boor-zuurstofverbindingen in deze wafels leidt tot lichtgeïnduceerde degradatie. Daarom kan de aanwezigheid van boor als grondstof of coatingmateriaal leiden tot lichtgeïnduceerde degradatie van zonnepanelen.
Een hogere zuurstofconcentratie in monokristallijne zonnecellen is ook een oorzaak van lichtgeïnduceerde degradatie. Dit treedt op wanneer de zuurstofconcentratie hoger is dan verwacht. Dit zou je een beter begrip moeten geven van de oorzaken van lichtgeïnduceerde degradatie.
Zie ook : Hoe voorkom je dat solarverlichting omvalt?
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 precieze oorzaak van leTID is nog onduidelijk. Door voortdurend onderzoek is echter gebleken dat zuurstofniveaus hier niet de oorzaak van zijn. Volgens de huidige inzichten is deze degradatie het gevolg 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 doorgaans uitgevoerd in de vroege productiefase van zonnepanelen. Om de kwaliteit en betrouwbaarheid van zonnepanelen te garanderen , is een test op lichtgeïnduceerde degradatie (LID) essentieel. LED-technieken, LID-stabilisatietests en elektrische ladingsdragerinjectie zijn drie veelgebruikte testtechnieken.
1. De test uitvoeren
Er wordt gebruikgemaakt van een reeks lichtblootstellingen met tussenpozen van gelijke bestralingsdoses van meer dan 5 kWh/m². Door een constante temperatuur van 50° Celsius aan te houden , werkt de module op zijn maximale vermogenspunt (MPP), waarbij de module na elk interval wordt kortstondig ontladen.
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 silicium zonnecellen vertonen vaak lichtgeïnduceerde degradatie, met name PERC-modules. De recombinatie van actieve defecten tijdens de injectie van extra ladingsdragers door belichting leidt tot een verlies aan conversie en elektriciteitsopwekking. Het is cruciaal om panelen te testen op lichtgeïnduceerde degradatie (LID), omdat dit helpt om de prestaties van de modules gedurende hun hele levensduur te waarborgen.
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
