Princíp výroby energie fotovoltaických článkov
Princíp činnosti fotovoltaických článkov je založený na fotoelektrickom jave, čo znamená, že pri ožiarení fotónov na polovodičové materiály vznikajú páry elektrónových dier. Tieto elektróny a diery sú oddelené pôsobením elektrického poľa, ktoré generuje elektrický prúd. Jeho špecifický pracovný proces možno vysvetliť takto:
Absorpcia fotónov:Keď slnečné svetlo dopadá na fotovoltaický článok, polovodičové materiály (napríklad kremík) absorbujú fotóny.
Generovanie párov elektrónových dier:Keď je energia fotónu väčšia ako energia bandgap polovodiča, bude excitovať elektróny, aby prešli z valenčného pásma do vodivého pásma, čím sa vytvoria páry elektrónových dier.
Oddelenie elektrického poľa:Na pn prechode batériového článku vstavané elektrické pole oddeľuje elektróny a diery, čo spôsobuje, že elektróny sa pohybujú smerom k oblasti n a diery sa pohybujú smerom k oblasti p.
Aktuálna formácia:Vo vonkajšom obvode prúdia elektróny cez drôty, aby vytvorili prúd a vyviedli elektrickú energiu.
1. Čo je skryté praskanie vo fotovoltaických článkoch?
Mikrotrhlinky vo fotovoltaických článkoch označujú drobné praskliny, ktoré existujú vo vnútri alebo na povrchu článku, ktoré nemusia byť viditeľné voľným okom, ale môžu mať významný vplyv na výkon a životnosť článku.
a) Znížiť oblasť efektívnej výroby energie:Skrytá oblasť trhliny sa nemôže účinne podieľať na fotoelektrickej konverzii, čím sa znižuje efektívna oblasť výroby energie batériového článku. Výsledkom je zníženie celkovej účinnosti výroby energie.
b) Zvýšenie odporu:Skryté trhliny môžu spôsobiť zvýšenie lokálneho odporu, čo sťaží elektrónom hladký tok v oblasti skrytej trhliny. Výsledkom je zvýšenie sériového odporu, zníženie faktora plnenia (FF) článkov batérie a zníženie výstupného výkonu.
c) Súčasný nesúlad:Skryté praskliny môžu spôsobiť nerovnomerný prúd vo vnútri článku batérie, pričom niektoré oblasti majú nižší prúd. Súčasný nesúlad v sériovo zapojených batériových článkoch môže ovplyvniť výkon celého reťazca batérie a znížiť výstup komponentov.
d) Hot spot efekt:Vysoký odpor v oblasti skrytej trhliny môže spôsobiť lokálne prehriatie a vznik horúcich miest. Horúce miesta môžu poškodiť články batérie alebo spôsobiť požiar, čo vážne ohrozí bezpečnosť systému.
e) Zrýchlené starnutie:Skryté trhliny môžu spôsobiť, že štruktúra batériových článkov je krehkejšia a náchylnejšia na ďalšie poškodenie vonkajším prostredím, ako sú teplotné zmeny, mechanické namáhanie a pod. Skracuje sa životnosť batériových článkov a znižuje sa ich dlhodobá stabilita.
f) Únik prúdu:Skryté trhliny môžu spôsobiť únik prúdu zo skrytej oblasti trhliny, čím sa vytvárajú zbytočné prúdové cesty. Výsledkom je zníženie celkovej účinnosti batériových článkov a zníženie výdaja elektrickej energie.
Dôvody vzniku skrytých trhlín:
1) Stres počas výrobného procesu:
a) Počas procesu rezania, zvárania a balenia batériových článkov môže dôjsť k mechanickému namáhaniu, ktoré vedie k skrytým trhlinám.
b) Počas procesu tepelného spracovania môžu zmeny teploty spôsobiť tepelné napätie, ktoré vedie k skrytým trhlinám.
2) Vibrácie a nárazy počas prepravy a manipulácie
Počas prepravy a manipulácie, ak sú články batérie nesprávne zabalené, môžu byť vystavené vibráciám a nárazom, čo vedie k skrytým prasklinám.
3) Mechanické namáhanie počas inštalácie: Nesprávna prevádzka, nadmerné mechanické stláčanie a naťahovanie počas inštalácie môžu spôsobiť skryté praskliny v článkoch batérie.
4) Vplyv podmienok prostredia
Počas skutočnej prevádzky sú články batérie ovplyvnené faktormi prostredia, ako sú zmeny teploty, zaťaženie vetrom a snehom, čo vedie k skrytým trhlinám.
Testovacia metóda:
EL test (elektroluminiscenčný test)
Princíp:Privedením prúdu batériový článok vyžaruje svetlo a pomocou infračervenej kamery deteguje svetelnú emisiu batériového článku. Skryté trhliny sa prejavia ako tmavé škvrny.
Výhody:Dokáže intuitívne zobraziť rozloženie a závažnosť skrytých trhlín.
Nevýhoda:Musí sa vykonávať v podmienkach tmavej komory a operácia je zložitá.
Princíp infračerveného tepelného zobrazovania:Detegovaním infračerveného termovízneho obrazu článku batérie identifikujte oblasť abnormálnej teploty spôsobenú skrytými prasklinami.
Výhody:Dokáže rýchlo a nedeštruktívne odhaliť veľkoplošné články batérie.
Nevýhody:Vysoké požiadavky na testovacie zariadenia a vysoké náklady.
Testovanie fotoluminiscencie (PL).
Princíp:Použitie laserového žiarenia na detekciu fotoluminiscenčných charakteristík batériových článkov. Luminiscencia na skrytej trhline bude vykazovať významné zmeny.
Výhody:Rýchla rýchlosť detekcie, vhodná na kontrolu výrobnej linky.
Nevýhoda:Má vysoké požiadavky na detekčné zariadenia a prostredie.
Ultrazvukové testovanie
Princíp:Využitie odrazových a prenosových charakteristík ultrazvuku na detekciu skrytých trhlín vo vnútri batériových článkov.
Výhody:Vysoká citlivosť na detekciu skrytých trhlín, schopná odhaliť menšie skryté trhliny.
Nevýhody:Zariadenie je zložité a vyžaduje profesionálne zručnosti na prevádzku.
Ako predchádzať hlavne z vyššie uvedených príčin
Zlepšite výrobné procesy
Proces rezania:Nedeštruktívna technológia rezania sa používa na zníženie vzniku mechanického namáhania.
Proces zvárania:Optimalizujte parametre zvárania, aby ste znížili vplyv tepelného namáhania.
Proces balenia:Použitie flexibilných obalových materiálov na zníženie vplyvu mechanického namáhania.
Optimalizujte prepravu a manipuláciu
Dizajn balenia:Použitie obalových materiálov absorbujúcich nárazy na zníženie vibrácií a nárazov počas prepravy.
Špecifikácie prevádzky:Vypracujte podrobné špecifikácie manipulačnej operácie, aby ste znížili mechanické poškodenie počas procesu manipulácie.
Bezpečnostné opatrenia počas inštalácie
Profesionálna inštalácia:Zabezpečte, aby inštalačný personál absolvoval odborné školenie, aby sa zabránilo nesprávnej prevádzke vedúcej k skrytým trhlinám.
Mechanická ochrana:Počas inštalácie používajte ochranné zariadenia, aby ste predišli poškodeniu článkov batérie mechanickým namáhaním.
Monitorovanie a údržba životného prostredia
Monitorovanie životného prostredia:Pravidelne monitorujte prevádzkové prostredie batériových článkov, aby ste predišli poškodeniu v extrémnom prostredí.
Pravidelná údržba:Pravidelne udržiavajte a kontrolujte fotovoltaické články, aby ste rýchlo odhalili a vyriešili skryté problémy s praskaním.