Independentemente de sua mecânica e fabricação, os painéis solares se tornaram suscetíveis à degradação devido aos seus próprios materiais de fabricação. Sim, o material usado para dopar os wafers é a principal causa por trás da degradação induzida pela luz que ocorre nos painéis solares. No entanto, alguns testes durante o processo de fabricação podem reduzi-la. É por isso que é crucial testar os painéis para LID. Há uma degradação não identificada também sobre a qual você pode ter ouvido falar, a degradação LeTID.
O que é Degradação Induzida por Luz? O que é LID?
A perda de desempenho dos módulos solares acontecendo principalmente nas primeiras horas do nascer do sol é conhecido como degradação induzida pela luz (LID). O desempenho real e geral dos módulos solares também é afetado por isso. A maioria das células solares de silício é afetada por esse defeito, causando perda severa na geração de energia. Os módulos solares mostram sinais de degradação induzida pela luz dentro de alguns dias de sua instalação. A porcentagem de perda pode estar entre 0.5% e 1.5%.
No entanto, nem todos os módulos são influenciados da mesma maneira. O que mais os diferencia é a estrutura cristalina das células solares. Ou seja, monocristalina ou policristalina, juntamente com suas propriedades elétricas, sejam elas do tipo P ou do tipo N.
1. Estrutura da célula solar
Diferentes estruturas cristalinas significam diferentes processos de produção de células solares.
a) Monocristalino: Essas células são formadas com o Processo Czochralski, que produz uma estrutura de cristal uniforme que é fatiada para formar células solares. Essas células solares são altamente eficientes e têm concentrações de oxigênio mais altas.
b) Multicristalinos: Eles são produzidos com uma forma de deposição de vapor que transforma silício em um substituto. Há muitas seções cristalinas que aparecem como bordas reflexivas diferentes em um painel solar. Eles são menos eficientes com menor concentração de oxigênio.
2. Propriedades elétricas das pastilhas de silício
Elas se referem às propriedades das pastilhas de silício que são necessárias para criar uma diferença de voltagem em uma célula quando ela é exposta à luz solar.
a) Tipo P: Essas bolachas de silício têm impurezas in quantidades controladas que são chamados de materiais dopantes. Tais materiais aceitam elétrons prontamente, permitindo que o módulo fotovoltaico crie uma diferença de voltagem para gerar energia sob a luz do sol. O boro é mais comumente usado como elemento dopante, mas alguns também usam gálio.
b) Tipo N: Eles têm impurezas com efeitos opostos e em vez de aceitar, eles liberam elétrons. Não há sinais de degradação induzida pela luz em tais wafers de silício tipo n.
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O que causa a degradação induzida pela luz?
As células solares são constituídas por pastilhas de silício e a formação de compostos de boro-oxigênio nesses wafers resulta em degradação induzida pela luz. Portanto, a presença de boro como matéria-prima ou material de revestimento pode resultar em degradação induzida pela luz de painéis solares.
Maiores concentrações de oxigênio em células solares monocristalinas também são uma razão por trás da degradação induzida pela luz. Ela ocorre quando a concentração de oxigênio é maior do que o esperado. Isso deve ter feito você entender o que causa a degradação induzida pela luz.
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O que é LeTID Solar e Degradação LeTID?
Um novo mecanismo de degradação em células de silício monocristalino que tem escalas de tempo significativamente maiores do que a degradação de boro-oxigênio é denominado degradação induzida por luz e temperatura elevada (LeTID). Isso é mais pronunciado em temperaturas mais altas.
1. Propriedades de LetID
- Há uma redução em portador minoritário efetivo tempo de vida e eficiência
- O ciclo de degradação e recuperação leva anos ou décadas.
- Isso leva a um efeito idêntico no escuro, que é conhecido como degradação induzida por transportador (CID).
2. Parâmetros cruciais
- O defeito depende fortemente da arquitetura de células solares.
- degradação é aprimorado em células de contato traseiro emissor passivado (PERC).
- A posição das bolachas no lingote pai, o processo de obtenção, juntamente com a presença de contornos de grãos, também influenciam a degradação.
- Tratamentos térmicos influenciar significativamente o processo.
- A cinética da reação de degradação é impactada por recozimento escuro.
- A taxa de degradação é alterada por queima de temperatura.
- Camadas de passivação de superfície em camadas passivadas ricas em hidrogênio são extremamente influenciados.
3. Causas postuladas
Impurezas metálicas como cobalto, cobre e níquel são possíveis causas da degradação.
4. Mitigar
Com o aumento dos casos de degradação induzida pela luz e pela temperatura elevada (LeTID), técnicas de mitigação também são propostas.
- Reduzir a temperatura de queima: É altamente recomendável modular a temperatura de queima com variações nas taxas de resfriamento.
- Acelerando a degradação: Com degradação acelerada e uma segunda etapa de queima em temperatura mais baixa também é sugerida.
- Wafers: Recomenda-se alterar as propriedades e a espessura do wafer para reduzir a degradação.
Quais são as causas do LeTID no painel solar?
A principal razão por trás do leTID ainda não está clara. Mas com pesquisas contínuas, ficou claro que os níveis de oxigênio não são responsáveis para o mesmo. Conforme o entendimento atual, essa degradação é resultado de uma interação entre camadas de passivação em temperaturas mais altas durante o processo de queima na fabricação.
De acordo com a conclusão de um estudo realizado pelo Fraunhofer ISE e pelo Freiberg Materials Research Centre, na Alemanha, o leTID é causado pela reação do hidrogênio móvel com defeitos intrínsecos do cristal, e sua ocorrência é influenciada pelas condições de injeção do transportador e temperaturas elevadas.
Em outra pesquisa de 2017, por pesquisadores da Universidade de Konstanz, o impacto da temperatura e do doping no LeTID em células solares PERC é calculado. Eles chegaram à conclusão de que, com altas temperaturas, o ritmo de degradação também aumenta. Assim, determinando que o LeTID aumenta em força com a temperatura de queima e a presença de camadas ricas em hidrogênio também influenciam o mesmo.
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Qual é a diferença entre LID e LeTID?
Depois de aprender as causas do leTID em painéis solares, vamos aprender sobre a diferença entre LID e LeTID.
| Degradação induzida pela luz (LID) | Degradação induzida por luz e temperatura elevada (Letid) |
| A degradação mais comumente observada | Não comumente observado |
| Isso ocorre em células solares de silício do tipo p que são dopadas com boro | Isso ocorre em wafers com altas temperaturas de operação |
| Ocorre quando o oxigênio é combinado com o boro | Ocorre quando uma alta temperatura operacional é combinada com alta intensidade de luz |
| É um processo de degradação rápido | É um processo mais lento que o LID |
| Ocorre com a primeira exposição à luz solar e permanece até que a energia se estabilize | Ocorre logo após a instalação dos painéis solares, mas o processo de ocorrência e estabilização pode levar anos |
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O que é o teste de degradação induzida pela luz?
Este teste geralmente é realizado durante os estágios iniciais de fabricação de painéis solares. Para testar painéis solares pela garantia de qualidade e confiabilidade, um teste de degradação induzida pela luz é essencial. Técnicas de LED, teste de estabilização de LID e injeção de portadora elétrica são as 3 técnicas de teste mais utilizadas.
1. Executando o teste
É usada uma série de exposições à luz juntamente com intervalos de doses de irradiação iguais acima de 5 kWh/m². Ao manter uma temperatura constante de 50 ° Celsius, o módulo funciona em seu Ponto Máximo de Potência (MPP), onde o módulo é ativado após cada intervalo.
Caso a diferença de potência do módulo nos últimos 3 flashes seja menor que o valor limite definido pelo padrão, a estabilização é considerada completa. Com isso, a necessidade de dose de irradiância total acumulada também é medida.
Se os parâmetros acima mencionados não puderem ser determinados, o módulo será colocado em teste novamente. Se houver uma aprovação de 5% no teste de desempenho após a estabilização, isso significa claramente que o módulo falhou no teste.
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Por que é crucial testar painéis para LID?
Painéis solares com células solares de silício testemunham principalmente degradação induzida pela luz, particularmente em módulos PERC. A recombinação de defeitos ativos durante a injeção de portador extra por iluminação resulta em uma perda na conversão e geração de eletricidade. É crucial testar painéis para LID porque isso ajuda a garantir que o desempenho dos módulos seja mantido durante todo o seu ciclo de vida.
Bem, depois de aprender sobre a degradação induzida pela luz, é melhor escolher painéis solares com certificados adequados. É melhor garantir se eles são testados para LID e LeTID. Por que é crucial testar painéis para LID? A resposta para isso é manter sua eficiência ao longo da vida. Além disso, a degradação LetID é um dano de longo prazo que influencia seus painéis solares, portanto, é necessário mitigar a perda com medidas adequadas.
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