Işık kaynaklı Degradasyon Etkisi Solar Diziler ve Mitigation Teknikleri

Işık kaynaklı Degradasyon Etkisi Solar Diziler ve Mitigation Teknikleri

Güneş enerjisi, küresel geçişin temel taşı haline geldi, yenilenebilir enerjiye temiz, ölçeklenebilir bir alternatif sunuyor. Fotovoltaik (PV) konutlar, ticari ve faydalı kurulumlar arasında kullanılan diziler, şimdi yüzlerce gigawatt elektrik üretiyor. Ancak, uzun vadeli performans ve ekonomik büyüme sistemleri operasyonel yaşam sürelerinin operasyonel yaşamlarında çevresel strese nasıl dayanabilir.

Işık-Indüktör Degradasyon (LID)

LID, güneş hücresi veya modülün enerji çıktısında ilk olarak güneş ışığından maruz kaldığı zaman meydana gelen bir azalmayı ifade eder. LID hızla ortaya çıkar, genellikle aydınlatmanın ilk birkaç gününde, bozulma normal çalışma koşullarında ve sonuçlar verimlilikte kalıcı bir düşüş değildir. 1970'lerden bu yana, silikon PV endüstrisi için kalıcı bir meydan okumadır.

LID'ye verilen tipik güç kaybı, yıllık enerji veriminin% 3'üne ve LID'nin kontrol edilmesi için önemli bir azalmaya neden olabilir, ancak bazı hücre tiplerini ve üretim süreçlerini anlamak% 5'i aşabilir. büyük bir güneş çiftliği için 100 megawatt üretebilir, % 3'ü yıllık enerji verimini ve geliri yıllık bir ömür boyu önemli ölçüde azaltır.

LID'in Arkasındaki Fiziksel Mekanizma

Yarı iletken düzeyde, LID, hücredeki elektrotların elektrotoksitlerin oluşumuna neden oluyor, ancak güneş hücresi ışıkla etkinleştirildiği zaman, fotonlardan gelen enerjiler elektron delik çiftlerini yaratır. yüksek derecede saf, iyi geçitli bir silikon wafer, bu şarj taşıyıcıları hücrenin elektrotlarında verimli bir şekilde toplanırlar.

LID'nin sorumlu en iyi icat edilen kusuru, boron ve oksijenin etkileşimi içerir. Boron genellikle monokristal silikon wafers'te bulunan bir p-tipik olarak kullanılır ve oksijen kristal büyüme sürecinde eklenir, özellikle Czochralski (Cz) geleneksel olarak silikon hücreleri ile diğer demir yolları ile ilgili olarak, farklı kimyasal yollar ve kimyasal engellerle birlikte, farklı şekillerdeki bozulma mekanizmasıdır.

Işık -Indük Degradasyon Türleri

BO-LID en yaygın olmasına rağmen, LID birkaç farklı bozulma yolu kapsar. Belirli bir modüle etkileyen özel türün uygun mitigation stratejisini seçmek için önemlidir.

Boron-Oxygen LID (BO-LID)

BO-LID, LID'nin en yoğun şekilde incelenmiş şeklidir. P tipi silikon wafers, Czochralski yöntemiyle yapılır ve bozulma iki aşamada devam eder: ilk olarak, birkaç gün içinde ısınan ısı ekleri ile tamamen yeniden üretilir ve bazı endüstriyel süreçlerde sömürülebilir bir yavaş bileşendir.

Demir-Boron LID (Fe-LID)

Demir kirliliği, LID'nin başka bir yaygın kaynağıdır, özellikle daha az katı temiz kontrollerle üretilen hücrelerde. Demir atomları, bu da genellikle incelenmiş üretim ortamlarından daha az şiddetlidir, ancak yüksek demir-ron çiftleri ile hücrelerde önemli olabilir.

Işık ve Elevated Sıcaklık Degradasyon (LeTID)

Daha yakın zamanda tespit edilen bozulma mekanizması, LeTID, yüksek sıcaklıklarda (tipik olarak 50°C'nin üzerinde) meydana gelir ve silikon dökme ve arka temasta gözlemlenen ilk hücreler, LeTID, 5-10 yıl veya daha fazla zarara neden olabilir ve LeTID, LID'nin geleneksel kontrol koşullarını gerektiren geleneksel stratejilere ve yapısal kusurların aksine, LID'nin kontrol edilmesinden farklı olarak geri dönülemez.

Yüzeye Göre LID

LID, silikon dökmesi ile sınırlı değildir.Degradasyon, özellikle suboptimal yüzey geçişleri olan hücrelerde ve yüksek çözünürlükte değişiklikler yaratabilir. Işık, alan-sonuç geçişinin etkisini değiştirebilir ve yüzey rekombinasyon hızıyla daha belirgindir.

LID Severity Etkileyen Faktörler

Verilen bir modüldeki LID büyüklüğü, çeşitli ilgili faktörlere, malzeme kalitesine, hücre tasarımına ve üretim koşullarına bağlıdır.

Ölçme ve Sayılandırma LID

LID'nin doğru ölçümü, uygun modüller ve geçerli mitigation teknikleri için gereklidir. fotovoltaik endüstri, bozulmayı karakterize etmek için standart test protokollerine dayanır.En yaygın referanslı standart IEC 61215, bu da hafif kaynaklı bir bozulma testi aralığı içerir (MQT 19). Bu test, belirtilen bir irradiance ve sıcaklık profiline ve maruz kalmadan sonra güç çıktısını ölçmek için modüller gösterir.

Uygulamada LID testi, mevcut gerilimin (I-V) standart test koşullarında bir modülün eğrisini ölçmekte (STC: 1000 W/m2, 25°C, AM1.5 spektrumu) daha önce ve daha sonra toplayıcı ışık maruz kalmadan önce (P[P[D) yüksek çözünürlükte kullanılan LID değeri (V) ile sınırlı olarak kullanılan LIDT:2)) ile kontrol edilen laboratuvar deneyleri, LED veya xenon-arc güneş simülatörü kullanır.

LID'nin potansiyel kaynaklı bozulma (PID) gibi diğer bozulma modlarından farklı olduğunu veya encapsulan discolorasyonunu not etmek önemlidir. Proper tanı prosedürleri, elektro aydınlatma görüntüleme ve karanlık I-V analizi dahil, LID'yi diğer başarısızlık mekanizmalarından ayırt etmenize yardımcı olur.

LID için özür

Mitigating LID, malzeme özelliklerini, hücre işleme, modül montajını ve sistem çalışmasını ele alan çok yüksek bir yaklaşım gerektirir.Kimse tek bir çözüm LID'nin tüm formlarını ortadan kaldırır, ancak aşağıda açıklanan stratejilerin dikkatli bir entegrasyonu, modern ticari modüllerde% 1'in altında iyi bir şekilde azaltılabilir.

Malzeme Seçimi ve Wafer Kalitesi

BO-LID'yi azaltmak için en doğrudan yol, boron-doped p-tip Cz wafers'i B-O kusur öncülüğünden yoksun bırakan alternatiflerle donduruyor. Gallium-doped p-type wafers minimum LID çünkü galyum, oksijenli yüksek azınlık taşıyıcı yaşam sürelerinin avantajına ve daha iyi bir şekilde azaltıcı olmayan silikonlar için daha iyi bir şekilde uygun olmayan bir şekilde sahip değil.

Cz wafers'teki oksijen içeriğini gelişmiş kristal büyüme teknikleri aracılığıyla azaltın - çekme veya optimize edilebilir rotasyon sırasında manyetik alanların uygulanması gibi - aynı zamanda B-O kusurlarının yoğunluğunu azaltır. Float-zone silikon, pahalıyken, uzay-gradma laboratuvarlarında kullanılan uzay-grad güneş hücreleri veya referans hücreleri için nihai çözüm sunar.

Pre-Conditioning and Rejenerasyon Tedavisi

LID ilk ışık maruziyeti sırasında ortaya çıkıyor, üreticiler bu ön şartsızlaştırmadan önce hataları stabilize etmek için ön koşullar modüller oluşturabilir ve en basit yaklaşım, yüksek çözünürlükten (tipik olarak 1 güneş) yanardağları 20-50 saat boyunca, bu nedenle bir fabrikada meydana getirmenin bozulmasına izin verir.

Daha gelişmiş bir yöntem, modülün normal çalışma koşullarında aydınlatıldığı, birkaç dakika boyunca otomatikleştirilmiş olan B-O kusurlarının% 0.5'den daha azını değiştirmesi için gerekli olan aktivasyonu içerir. Ancak, süreç normal işletim koşullarında zararlı etkileri devam eder ve OKC'nin birkaç dakikalığına müdahale etmesini engelleyebilir.

Anti-LID Kaplamalar ve Yüzey Tedavileri

Yüzey geçiş tabakaları LID'de iki rol oynarlar. İlk olarak, yüzey rekombinasyon hızını azaltırlar, bu da silikon nitritlerine (SiN) B-O kompleksi de dahil olmak üzere bazı katı bozulmaları bastırabilir ve tekrardan sonra tekrardan gelen hidrojen buharlı ısıtılabilir.

Anti-LID kaplamaları özellikle B-O kusurlarının oluşumunu engellemek için tasarlanmıştır. Bu kaplamalar genellikle silikon yüzeyinin yakınında yerel elektrik alanını değiştiren olumlu şarj türleri içerir, hataların yakalama kesitini azaltır. Ancak, bu yaklaşım deneysel olarak devam eder ve henüz yaygın ticari kabul edilemez.

Optimized Hücre İşleme ve Termal Yönetim

Yangın ve laminat sırasında hücre tarafından deneyimlenen termal profil, LID. Hızlı soğutma üzerinde, temas açma adımını takiben, 10-20 dakika boyunca hücreyi ortaya koyan, işlem iyi kontrol edilen bir ek olarak hizmet edebilir.

EN LeTID in PERC hücreleri, the hidrojen içeriği dielektrik katmanlarında dikkatli bir şekilde yönetilmelidir. Excess hidrojen, metal boşlukları veya ışık altında rekombinasyon-aktif ısıyı azaltmak için kompleksleri oluşturabilir.

Sistem-Level Mitigation Strategies

Sistem seviyesinde, sistem tasarımcıları ve operatörleri LID'yi azaltmak için daha az seçeneğe sahiptir, çünkü bozulmalar kurulum günleri içinde meydana gelir. Ancak, aşağıdaki uygulamalar etkisini en aza indirmek için yardımcı olabilir:

Endüstri Standartları ve Test Protokolleri

Uluslararası fotovoltaik topluluk LID'yi ölçmek için titiz test standartları belirledi ve modüllerin performans garantilerini sağlamasını sağladı.En alakalı standart israfı:0)IEC 61215:2021), "Terrest fotovoltaik (PV) modüller - Tasarım yeterlilik ve tip onay", 25°C ve 50°C arasındaki sıcaklık.

IEC 61215'e ek olarak, ESFLT:0)Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL)) ve diğer araştırma kuruluşları, LID'yi hücrelerde ve küçük modüllerde ölçme konusunda uzmanlaşmış protokolleri geliştirdiler. Bu protokollerin çoğu zaman yarı iletken-devlet fotokodüksiyonu (QSSPC) veya mikrodalga fotokodüktörlükleri (μPCD) gibi teknikleri kullanarak kontrol eder ve araştırmacıların LID'yi yüzeysel etkilerden ayırmasına izin verir.

LeTID için test protokolü daha zor çünkü bozulma hem ışık hem de yüksek sıcaklık gerektirir.TheurFLT:0), LTID'de LTID'de genişletilmiş maruziyet içeren değiştirilmiş bir test dizisi açıklar. Standart hala gelişmektedir ve LeTID karakterizasyonu verileri modül veri tablolarının bir parçası olarak daha gereklidir.

Future Outlook ve Devam Eden Araştırma

Bugün, LID'in cevabı son on yılda önemli ölçüde gelişti. 2010 yılında, çoğu ticari modüller, ilk birkaç gün içinde BO-LID'ye olan gücünün% 2-3'ini kaybetti.Bugün, yaygın olarak kabul edilen galyum-doped wafers sayesinde, Cz kristal büyümesi ve yenilenmeleri,% 50'nin altına en iyi sınıf modüller LID'i gösteriyor.

Bununla birlikte, yeni zorluklar ortaya çıkmaya devam ediyor. LeTID, özellikle sıcak iklimlerde, ve araştırmacılar, hidrojen, metal kazalarının ve ateş koşullarını tespit eden olası modelleri tahmin etmeye devam ediyor. LID ve LeTID, hücre tasarım parametrelerine dayanan ve üretim verilerinin aktif bir araştırma alanıdır.

Modül seviyesinde, enkapsülasyon malzemeleri ve kenar yalıtımlarındaki gelişmeler, LeTID ve diğer bozulma biçimlerine karşı, daha düşük su buhar iletim oranları (WVTR) ile geliştirilmiş ve cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam tabaka inşaatının benimsenmesi her iki için de faydalıdır.

Son olarak, fotolumines (PL) görüntüleme ve zaman çözülmemiş fotosantrika (TRPL) gibi yeni ölçüm teknikleri, bitmiş modüllerde LID'nin tahrip edici olmayan karakterizasyonuna olanak sağlar. Bu araçlar, üreticilerin parametreleri dinamik olarak ayarlamasına ve atık azaltmasına olanak sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Işıklı Degradasyon, güneş enerjisi endüstrisindeki etkileşimlerin iyi düşünülmüş ama kalıcı bir meydan okumadır. Şimdi, kristal silikon modüllerin ilk gücünü yüzde 1-3 veya daha fazla azaltmaktadır, güneş tesisatlarının ekonomisini tam yaşam döngüsü üzerinde etkiler. kök nedenleri - organik sistemler arasındaki etkileşimlerin toplu olarak işlenmesi ve dikkatli bir şekilde işlenmesi, LID'yi modern modüllerde neyin uygun seviyelerde azaltılabilirliğini azaltabilmektedir.

Endüstri, n tipi mimarilere ve daha yüksek verimsiz hücre tasarımlarına geçişini sürdürüyorken, belirli bozulma mekanizmaları da gelişecektir, ancak ilke aynı kalır: silikonun saf ve termal tarihini kontrol etmek, akıllı fabrika düzeyindeki süreçleri korumak için, bu serilerin uzun vadeli performanslarını on yıllardır güvenilir bir şekilde teslim etmesidir. Sistem sahipleri ve geliştiriciler için, LID-validated modüller üzerinde ısrarla, bağımsız testlerle uyum sağlamak ve bağımsız test yoluyla uygun bir yoldur.