Princip výroby energie fotovoltaických článků
Princip fungování fotovoltaických článků je založen na fotoelektrickém jevu, což znamená, že při ozařování fotonů na polovodičové materiály vznikají páry elektronových děr. Tyto elektrony a díry jsou odděleny působením elektrického pole, které generuje elektrický proud. Jeho konkrétní pracovní proces lze vysvětlit takto:
Absorpce fotonů:Když sluneční světlo svítí na fotovoltaický článek, polovodičové materiály (jako je křemík) absorbují fotony.
Generování párů elektronových děr:Když je energie fotonu větší než energie bandgap polovodiče, vybudí elektrony k přechodu z valenčního pásma do vodivostního pásu a vytvoří páry elektronových děr.
Oddělení elektrického pole:Na pn přechodu bateriového článku odděluje vestavěné elektrické pole elektrony a díry, což způsobuje, že se elektrony pohybují směrem k oblasti n a díry se pohybují směrem k oblasti p.
Aktuální formace:Ve vnějším obvodu protékají elektrony dráty a vytvářejí proud a vydávají elektrickou energii.
1. Co je skryté praskání ve fotovoltaických článcích?
Mikrotrhlinky ve fotovoltaických článcích označují drobné praskliny, které existují uvnitř nebo na povrchu článku, které nemusí být viditelné pouhým okem, ale mohou mít významný dopad na výkon a životnost článku.
a) Snížit oblast efektivní výroby energie:Skrytá oblast praskliny se nemůže účinně podílet na fotoelektrické přeměně, čímž se zmenšuje efektivní plocha pro výrobu energie bateriového článku. Výsledkem je snížení celkové účinnosti výroby energie.
b) Zvyšování odporu:Skryté trhliny mohou způsobit zvýšení místního odporu, což znesnadňuje hladké proudění elektronů v oblasti skryté trhliny. Výsledkem je zvýšení sériového odporu, snížení faktoru plnění (FF) článků baterie a snížení výstupního výkonu.
c) Současný nesoulad:Skryté praskliny mohou způsobit nerovnoměrný proud uvnitř článku baterie, přičemž v některých oblastech je proud nižší. Nesoulad proudu v sériově zapojených bateriových článcích může ovlivnit výkon celého bateriového řetězce a snížit výstup komponent.
d) Hot spot efekt:Vysoký odpor v oblasti skryté trhliny může způsobit místní přehřátí a vznik horkých míst. Horká místa mohou poškodit články baterie nebo způsobit požár, což vážně naruší bezpečnost systému.
e) Zrychlené stárnutí:Skryté trhliny mohou způsobit, že struktura bateriových článků je křehčí a náchylnější k dalšímu poškození vnějším prostředím, jako jsou teplotní změny, mechanické namáhání apod. Životnost bateriových článků se zkracuje a snižuje se jejich dlouhodobá stabilita.
f) Únik proudu:Skryté trhliny mohou způsobit únik proudu z oblasti skryté trhliny a vytvářet zbytečné proudové cesty. Výsledkem je snížení celkové účinnosti bateriových článků a snížení výdeje elektrické energie.
Důvody pro tvorbu skrytých trhlin:
1) Stres během výrobního procesu:
a) Během procesu řezání, svařování a balení bateriových článků může docházet k mechanickému namáhání, které vede ke skrytým trhlinám.
b) Během procesu tepelného zpracování mohou změny teploty způsobit tepelné namáhání, které vede ke skrytým trhlinám.
2) Vibrace a nárazy během přepravy a manipulace
Při přepravě a manipulaci, pokud jsou baterie nesprávně zabaleny, mohou být články baterie vystaveny vibracím a nárazům, což vede ke skrytým trhlinám.
3) Mechanické namáhání během instalace: Nesprávný provoz, nadměrné mechanické stlačení a natahování během instalace mohou způsobit skryté praskliny v článcích baterie.
4) Vliv podmínek prostředí
Během skutečného provozu jsou články baterie ovlivněny faktory prostředí, jako jsou změny teploty, zatížení větrem a zatížení sněhem, což vede ke skrytým trhlinám.
Testovací metoda:
EL test (elektroluminiscenční test)
Princip:Přivedením proudu vyzařuje článek baterie světlo a pomocí infračervené kamery detekuje vyzařování světla článku baterie. Skryté praskliny se objeví jako tmavé skvrny.
výhody:Dokáže intuitivně zobrazit rozložení a závažnost skrytých trhlin.
Nevýhoda:Musí se provádět v podmínkách temné komory a operace je složitá.
Princip infračerveného termovize:Detekcí infračerveného termovizního obrazu článku baterie identifikujte oblast abnormální teploty způsobenou skrytými prasklinami.
výhody:Dokáže rychle a nedestruktivně detekovat velkoplošné bateriové články.
Nevýhody:Vysoké požadavky na testovací zařízení a vysoké náklady.
Testování fotoluminiscence (PL).
Princip:Použití laserového záření k detekci fotoluminiscenčních charakteristik článků baterie. Luminiscence na skryté trhlině bude vykazovat významné změny.
výhody:Vysoká rychlost detekce, vhodná pro kontrolu výrobní linky.
Nevýhoda:Má vysoké požadavky na detekční zařízení a prostředí.
Ultrazvukové testování
Princip:Využití odrazových a propustných charakteristik ultrazvuku k detekci skrytých trhlin uvnitř článků baterie.
výhody:Vysoká citlivost pro detekci skrytých trhlin, schopná detekovat menší skryté trhliny.
Nevýhody:Zařízení je složité a vyžaduje profesionální dovednosti pro obsluhu.
Jak předcházet především z výše uvedených příčin
Zlepšit výrobní procesy
Proces řezání:Nedestruktivní technologie řezání se používá ke snížení vzniku mechanického namáhání.
Proces svařování:Optimalizujte parametry svařování, abyste snížili dopad tepelného namáhání.
Proces balení:Použití flexibilních obalových materiálů ke snížení dopadu mechanického namáhání.
Optimalizujte přepravu a manipulaci
Design obalu:Použití obalových materiálů absorbujících nárazy ke snížení vibrací a nárazů během přepravy.
Specifikace operace:Vypracujte podrobné specifikace manipulačních operací, abyste snížili mechanické poškození během manipulačního procesu.
Bezpečnostní opatření při instalaci
Profesionální montáž:Zajistěte, aby montážní pracovníci absolvovali odborné školení, aby se zabránilo nesprávné obsluze vedoucí ke skrytým trhlinám.
Mechanická ochrana:Při instalaci používejte ochranná zařízení, aby nedošlo k poškození článků baterie mechanickým namáháním.
Monitorování a údržba životního prostředí
Monitorování životního prostředí:Pravidelně sledujte provozní prostředí bateriových článků, abyste předešli poškození v extrémních podmínkách.
Pravidelná údržba:Pravidelně udržujte a kontrolujte fotovoltaické články, abyste mohli rychle detekovat a řešit skryté problémy s praskáním.