Waarom onthult het elektrificeren van een zonnepaneel verborgen cellen

Snel antwoord: Een zonnepaneel onder stroom zetten en de eigen emissie fotograferen onthult defecten die geen enkele visuele inspectie kan vinden. Bij elektroluminescentietests wordt stroom in de module geïnjecteerd, zodat de cellen infrarood licht uitstralen, en een camera legt die emissie vast bij golflengten rond 1150 nm. Een scheur, een onderbreking van een vinger of een soldeerverbinding met slecht contact verschijnt als een donker kenmerk, omdat daar minder stroom loopt en minder licht wordt uitgestraald. Dit is belangrijk omdat deze defecten onzichtbaar zijn voor het oog en vaak nauwelijks zichtbaar in een vermogensmeting: een module met een gebarsten cel kan nog steeds bijna zijn nominale opbrengst leveren, terwijl er een defect aanwezig is dat zal groeien. Daarom staat EL-testen naast flashtesten in plaats van het te vervangen — het ene meet de opbrengst, het andere vindt waar de opbrengst zich verbergt.

PV-moduleproductie · door Jerry, Ooitech

Voordat zonnepanelen de fabriek verlaten, ondergaan ze twee belangrijke kwaliteitscontroles. De ene is een eenvoudige visuele inspectie. De andere is waar we het vandaag over hebben: de power-on test. De technische naam hiervoor is de EL-test. EL staat voor Elektroluminescentie.

1. De wetenschap achter EL-testen

Een kristallijn silicium zonnecel is in wezen een PN-overgang halfgeleider. Het heeft bidirectionele foto-elektrische eigenschappen. In ons dagelijks gebruik raakt zonlicht het paneel, activeert het fotovoltaïsche effect en zet lichtenergie om in elektriciteit.

EL-testen draait dit fysieke proces om. Een externe stroombron brengt een voorwaartse gelijkstroom aan op de module. Dit injecteert elektronen en gaten in de cel. Deze ladingsdragers recombineren bij de PN-overgang en geven energie vrij als fotonen, waardoor het elektroluminescentie-effect ontstaat.

Hier is het addertje onder het gras. Wanneer de siliciumcel wordt gevoed, is het licht dat het uitzendt nabij-infrarood, met een golflengte rond 1100-1150nm. Deze specifieke band valt volledig buiten het menselijk zicht. We kunnen dit licht helemaal niet waarnemen. Zelfs als de module volledig is gevoed en gloeit, ziet het er voor het blote oog uit als een gewoon stuk glas. Je zult geen heldere of donkere patronen zien.

Daarom is alleen het toepassen van stroom lang niet genoeg. We moeten vertrouwen op gespecialiseerde infraroodbeeldcamera's. EL-apparatuur gebruikt nabij-infrarood gevoelige CMOS- of CCD-camera's in combinatie met IR-filters. Ze maken lange belichtingsopnamen in een volledig donkere omgeving. Deze opstelling zet de onzichtbare infraroodsignalen om in duidelijke zwart-witbeelden op een monitor.

2. Waarom hebben we EL-testen nodig?

Zie het als een CT-scan voor zonnepanelen. Defecten die je van buitenaf niet kunt zien, worden glashelder door een EL-test. Laten we eens kijken naar een paar veelvoorkomende EL-defecten: microscheuren, koud solderen en gebroken gridlijnen.

Microscheuren:Dit zijn microscheuren in het siliciumlichaam veroorzaakt door mechanische spanning. De cel is niet volledig doormidden gebroken, dus het oppervlak ziet er goed uit. Maar het kristalrooster is al gebarsten. Omdat het echte schade aan de siliciumbasis is, vangt de EL-camera het gemakkelijk op. In een EL-beeld verschijnt een microscheur als een duidelijke zwarte lijn.

Koud solderen:Dit gebeurt wanneer er geen goed legeringscontact ontstaat tussen het soldeerlint en de hoofd-busbar van de cel. Ze raken elkaar mechanisch, maar de elektrische verbinding is zwak. In EL-beelden verschijnt koud solderen als lokale donkere vlekken of donkere lijnen. Je ziet ze meestal langs de gridlijnen lopen, als onregelmatige, gebroken zwarte lijnen of gestippelde plekken.

Gebroken gridlijnen:Soms breken de fijne zilveren gridlijnen op de cel. Wanneer dit gebeurt, wordt het stroomopvangpad afgesneden. Dit is bijna altijd een grondstoffenfout. Je kunt het in een EL-scan herkennen als zwarte of donkere gebieden die loodrecht op de hoofd-busbar lopen.

Ongeveer 15 jaar geleden vroegen kopers zelden om EL-inspecties. Tegenwoordig is het een absolute must voor paneelzendingen, getest op 100% capaciteit op de lijn. Dingen zoals microscheuren, koud solderen en gebroken grids zullen het vermogen van een module ernstig verlagen en de betrouwbaarheid op lange termijn verpesten.

Ooitech's Visie

Kwaliteitscontrolehardware is drastisch geëvolueerd om gelijke tred te houden met moderne hoogrendement celarchitecturen zoals TOPCon en HJT. Panelen door EL-testers halen gaat niet meer alleen om het opsporen van defecten; het gaat om het in realtime fijn afstellen van de upstream tabber stringer en laminator parameters. Fabrieksopbrengsten stijgen aanzienlijk wanneer EL-gegevens direct terugkoppelen naar het hoofdcontrolesysteem van de productielijn om herhaalde mechanische stressproblemen te voorkomen.