Ngắt ngón tay trong pin mặt trời — Kiểm tra EL
Mục lục
Câu trả lời nhanh: Kiểm tra điện phát quang và kiểm tra IV trả lời các câu hỏi khác nhau trên dây chuyền sản xuất mô-đun mặt trời. Kiểm tra IV đo lượng công suất mà một mô-đun tạo ra; kiểm tra EL cho thấy dòng điện không chảy ở đâu bên trong nó. Đứt ngón tay — một vết đứt trong đường kim loại hóa mỏng thu dòng điện từ một pin — không thể thấy bằng phép đo công suất nếu tổn thất nhỏ, nhưng nó xuất hiện rõ ràng trong ảnh EL như một đường tối, vì camera ghi lại chính phát xạ của mô-đun ở bước sóng khoảng 1200 nm. Sự khác biệt đó quan trọng đối với hành động khắc phục: kết quả IV cho bạn biết một mô-đun hoạt động kém, trong khi ảnh EL cho bạn biết bước quy trình nào gây ra nó, dù đó là in lụa, nung, hay hư hỏng do xử lý sau khi kim loại hóa. Chạy cả hai cổng kiểm tra trong dây chuyền là điều giúp một khiếm khuyết có thể truy vết đến một trạm thay vì đến một lô.
Sản xuất mô-đun PV · bởi Jerry, Ooitech
Giới thiệu sản phẩm
Kiểm tra EL và kiểm tra IV trong sản xuất mô-đun mặt trời
Trong dây chuyền sản xuất tấm pin mặt trời, hai bước kiểm tra đặc biệt quan trọng: kiểm tra EL và kiểm tra IV. Kiểm tra IV thường được dùng làm kiểm tra hiệu suất cuối cùng. Nó xác nhận liệu mô-đun PV thành phẩm có đạt công suất đầu ra yêu cầu trước khi xuất xưởng hay không.
Tuy nhiên, kiểm tra IV đo hiệu suất điện của toàn bộ mô-đun. Nó không thể định vị chính xác khuyết tật trong một pin mặt trời đơn lẻ, chẳng hạn như vết nứt vi mô ẩn, ngón tay bị đứt, mối hàn kém hoặc nhiễm bẩn cục bộ. Đây là lúc chụp ảnh EL trở nên rất hữu ích. Kiểm tra EL làm cho các vấn đề bên trong vô hình trở nên hữu hình, giúp đội ngũ sản xuất phát hiện khuyết tật trước khi mô-đun đến tay khách hàng.
Kiểm tra EL chủ yếu được dùng cho phân tích định vị định tính của các pin bên trong mô-đun PV. Nó có thể giúp phát hiện vết nứt vi mô, pin bị vỡ, đường lưới bị gián đoạn, mối hàn yếu, bong mối hàn, nhiễm bẩn, thiêu kết kém và hiệu suất pin không đồng đều.
Thông số kỹ thuật
Logic kỹ thuật cơ bản của chụp ảnh EL
Nguyên lý hoạt động của kiểm tra EL có liên quan chặt chẽ đến nguyên lý hoạt động của pin mặt trời. Pin mặt trời silicon tinh thể chủ yếu được làm từ vật liệu bán dẫn loại P và loại N. Khi vùng loại P và loại N tạo thành một tiếp giáp PN, một điện trường tích hợp được tạo ra tại mặt tiếp xúc.
Dưới ánh sáng mặt trời, năng lượng photon kích thích các cặp electron-lỗ trống. Electron bị đẩy về phía vùng N, trong khi lỗ trống bị đẩy về phía vùng P. Sự tách điện tích này tạo ra dòng điện, đây là nguyên lý phát điện cơ bản của pin mặt trời.
Nhưng điều gì xảy ra nếu chúng ta đảo ngược quá trình này?
Trong quá trình kiểm tra EL, các đầu dò của thiết bị kiểm tra tiếp xúc với thanh cái dương và âm của mô-đun PV. Sau đó, một điện áp bên ngoài được đặt vào mô-đun. Điện áp này được dẫn qua các thanh cái, truyền đến các dải ribbon, rồi được đưa đến các điện cực bạc trên bề mặt pin. Từ đó, dòng điện đi vào các vùng bán dẫn loại P và loại N bên trong pin.
Khi electron và lỗ trống di chuyển có hướng, chúng tạo thành một vòng dòng điện. Khi các hạt tải này đi vào vùng tiếp giáp PN, còn gọi là vùng nghèo, tái hợp bức xạ xảy ra. Trong quá trình tái hợp, electron chuyển từ mức năng lượng cao hơn xuống mức năng lượng thấp hơn và giải phóng năng lượng dư. Năng lượng này được phát ra dưới dạng photon, tạo ra ánh sáng cận hồng ngoại có bước sóng khoảng 1100-1200 nm.
Một camera EL chuyên nghiệp ghi lại ánh sáng cận hồng ngoại này và tạo ra hình ảnh EL.
| Hạng Mục | Mô tả |
|---|---|
| Phương pháp thử nghiệm | Điện phát quang chụp ảnh dưới phân cực thuận |
| Mục đích chính | Kiểm tra trực quan khuyết tật bên trong pin mặt trời |
| Đối tượng áp dụng | Pin mặt trời và mô-đun PV thành phẩm |
| Quá trình vật lý chính | Tiêm hạt tải và tái hợp bức xạ |
| Dải phát xạ ánh sáng | Ánh sáng cận hồng ngoại, khoảng 1100-1200 nm |
| Khuyết tật có thể phát hiện | Vết nứt vi mô, pin bị vỡ, ngón tay bị đứt, mối hàn yếu, bong mối hàn, nhiễm bẩn, hiệu suất không đồng đều |
| Khác biệt chính so với kiểm tra IV | EL định vị khuyết tật bằng hình ảnh; IV đo đầu ra điện tổng thể |
Cần lưu ý rằng cả electron và lỗ trống đều là hạt tải. Sự di chuyển có hướng của chúng có thể được hiểu đơn giản là dòng điện chạy.
Một lưu ý nhỏ: nguyên lý hoạt động của kiểm tra EL tương tự nguyên lý hoạt động của đèn LED. Do đó, khi thuật ngữ tái hợp bức xạ xuất hiện, điều đó không có nghĩa là mô-đun mặt trời tạo ra bức xạ có hại.
Ưu Điểm Kỹ Thuật
Vì sao khuyết tật trở nên hữu hình trong ảnh EL
Trong chụp ảnh EL, bất kỳ khuyết tật nào ảnh hưởng đến truyền dẫn dòng điện, hay chính xác hơn là truyền dẫn hạt tải, đều có thể trở nên hữu hình. Nếu electron hoặc lỗ trống không thể đi qua một vùng nhất định một cách thuận lợi, tái hợp bức xạ sẽ suy yếu hoặc dừng lại ở vùng đó. Kết quả là ít photon được phát ra hơn, và vùng đó xuất hiện tối hơn trong ảnh EL.
Vết nứt vi mô: Vết nứt ẩn là một vết nứt nhỏ bên trong pin mặt trời khó thấy bằng mắt thường. Mặc dù có thể trông vô hình từ bên ngoài, nhưng đối với các hạt tải như electron và lỗ trống, vết nứt giống như một rào cản. Truyền dẫn hạt tải bị chặn tại vị trí đó, nên tái hợp bức xạ không xảy ra bình thường. Không có phát xạ photon, vết nứt xuất hiện như một đường đen trong ảnh EL.
Mối hàn yếu: Mối hàn yếu thường xuất hiện dưới dạng các điểm tối cục bộ hoặc đường tối trong ảnh EL. Những khuyết tật này thường phân bố dọc theo hướng đường lưới và có thể xuất hiện dưới dạng các đường đen không liên tục, không đều hoặc các vùng tối dạng chấm. Nguyên nhân chính là dải ribbon và đường lưới không tạo thành kết nối kim loại hiệu quả. Điều này làm tăng đáng kể điện trở tiếp xúc. Truyền dẫn dòng điện bị chặn trong vùng mối hàn yếu, nên các hạt tải không thể đi qua vị trí đó vào pin một cách hiệu quả. Cường độ phát sáng bị giảm, tạo thành vùng tối rõ ràng so với các pin bình thường lân cận.
Ngón tay bị đứt: Ngón tay bị đứt xảy ra khi các đường lưới phía trước mảnh của pin mặt trời bị gián đoạn hoặc tách khỏi bề mặt pin. Dòng điện được tiêm từ thanh cái không thể đến vùng lưới mảnh bị ngắt kết nối, hoặc dòng điện trên ngón tay không thể đi vào tiếp giáp PN bên trong pin. Ở vùng này, mật độ dòng điện tiếp giáp PN trở nên rất thấp hoặc thậm chí bằng không, dẫn đến phát xạ yếu hoặc không phát xạ. Điều này tạo thành bất thường ngón tay bị đứt điển hình trong ảnh EL.
Ứng dụng sản phẩm
Vai trò của kiểm tra EL trong kiểm soát chất lượng mô-đun mặt trời
Kiểm tra EL được sử dụng rộng rãi trong sản xuất mô-đun mặt trời vì nó cho các kỹ sư sản xuất một cách trực tiếp để kiểm tra khuyết tật ở cấp độ pin. Nó đặc biệt quan trọng sau các quá trình cơ học hoặc nhiệt quan trọng, nơi pin có thể bị ứng suất hoặc hư hại.
Các điểm ứng dụng phổ biến bao gồm:
Kiểm tra cell đầu vào: Để kiểm tra xem các cell pin mặt trời đã có vết nứt, chênh lệch màu sắc, đường lưới bị đứt hay hiệu suất không đồng đều trước khi lắp ráp module hay chưa.
Sau khi hàn chuỗi: Để xác định vết nứt, mối hàn yếu, lệch ribbon hoặc đứt finger gây ra trong quá trình tabber stringer vận hành.
Sau khi xếp lớp và đấu bus: Để xác nhận các chuỗi được kết nối đúng cách và liệu có xuất hiện khuyết tật hàn trước khi ép laminate hay không.
Sau khi ép laminate: Để kiểm tra xem áp lực nhiệt có gây ra vết nứt mới hoặc làm lan rộng các khuyết tật hiện có hay không.
Kiểm tra module cuối cùng: Để hỗ trợ phân loại chất lượng cùng với kiểm tra IV và kiểm tra ngoại quan.
Trong sản xuất thực tế, kiểm tra EL và kiểm tra IV không thể thay thế cho nhau. Kiểm tra IV cho nhà sản xuất biết công suất module có đạt chuẩn hay không. Kiểm tra EL cho nhà sản xuất biết vì sao một module có thể bất thường và khuyết tật nằm ở đâu. Khi cả hai được sử dụng cùng nhau, nhà máy có thể xây dựng một hệ thống kiểm soát chất lượng hoàn chỉnh hơn.
Liên hệ Mua hàng
Bài học thực tiễn cho các nhà sản xuất module PV
Kiểm tra EL có thể phát hiện các vi vết nứt ẩn vì vết nứt cản trở sự di chuyển của hạt tải bên trong cell pin mặt trời. Khi sự truyền dẫn hạt tải bị gián đoạn, tái hợp bức xạ trở nên yếu hoặc biến mất ở vùng đó, và ảnh EL hiển thị một đường tối hoặc vùng tối. Đây là lý do kiểm tra EL là một trong những phương pháp kiểm tra hiệu quả nhất để nhận diện các khuyết tật bên trong cell mà mắt thường không thể nhìn thấy.
Đối với các nhà máy sản xuất module PV, giá trị của kiểm tra EL không chỉ là tìm ra các module lỗi. Quan trọng hơn, nó giúp truy vết khuyết tật trở lại các bước quy trình như xử lý cell, hàn chuỗi, hàn, xếp lớp, ép laminate và lắp ráp cuối cùng. Điều này khiến kiểm tra EL trở thành công cụ then chốt để nâng cao tỷ lệ thu hồi, giảm khiếu nại của khách hàng và ổn định chất lượng module.
Quan điểm của Ooitech
Là nhà cung cấp thiết bị tập trung vào dây chuyền sản xuất tấm pin mặt trời, Ooitech xem kiểm tra EL không chỉ là một trạm kiểm tra đơn thuần. Giá trị thực sự nằm ở phản hồi quy trình: nếu vi nứt thường xuyên xuất hiện sau khi stringing hoặc lamination, nhà máy không chỉ nên loại bỏ các module lỗi mà còn cần xem xét ứng suất xử lý, nhiệt độ hàn, lực căng ribbon và thông số lamination. Đối với các module pin MBB hiện đại, TOPCon, và kích thước lớn, một chiến lược kiểm tra EL được bố trí hợp lý có thể giảm đáng kể các rủi ro chất lượng ẩn trước khi xuất hàng.
