Tại sao Kiểm tra EL có thể phát hiện các vết nứt vi mô ẩn trong tế bào quang điện

Giới thiệu sản phẩm

Kiểm tra EL và Kiểm tra IV trong Sản xuất Mô-đun Năng lượng Mặt trời

Trong một 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 sử dụng như kiểm tra hiệu suất cuối cùng. Nó xác nhận xem mô-đun PV hoàn thiện có đáp ứng công suất đầu ra yêu cầu trước khi xuất xưởng hay không.

Tuy nhiên, kiểm tra IV đo lường hiệu suất điện của toàn bộ mô-đun. Nó không thể xác định chính xác vị trí khuyết tật trong một tế bào quang điện đơn lẻ, chẳng hạn như vết nứt vi mô ẩn, ngón tay gãy, hàn kém hoặc nhiễm bẩn cục bộ. Đây là lúc hình ảnh EL trở nên rất hữu ích. Kiểm tra EL làm cho các vấn đề nội bộ vô hình trở nên hữu hình, giúp các đội sản xuất xác định khuyết tật trước khi mô-đun đến tay khách hàng.

Kiểm tra EL chủ yếu được sử dụng cho phân tích vị trí định tính của các tế bào bên trong mô-đun PV. Nó có thể giúp phát hiện vết nứt vi mô, tế bào vỡ, đường lưới bị gián đoạn, hàn yếu, hàn bong, nhiễm bẩn bụi bẩn, thiêu kết kém và hiệu suất tế bào không đồng đều.

Thông số kỹ thuật

Logic Kỹ thuật Cơ bản của Hình ảnh EL

Nguyên lý hoạt động của kiểm tra EL liên quan chặt chẽ đến nguyên lý hoạt động của tế bào quang điện. Một tế bào quang điện silicon tinh thể chủ yếu được làm từ vật liệu bán dẫn loại P và loại N. Khi vùng loại P và loại N hình thành một tiếp giáp PN, một điện trường tích hợp được tạo ra tại bề 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 phân tách điện tích này tạo ra dòng điện, đó 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 các 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 dây kết nối, sau đó đến các điện cực bạc trên bề mặt tế bào. Từ đó, dòng điện đi vào các vùng bán dẫn loại P và loại N bên trong tế bào.

Khi các electron và lỗ trống di chuyển có hướng, chúng tạo thành một vòng dòng điện. Khi các hạt tải điện này đi vào vùng tiếp giáp PN, còn gọi là vùng nghèo, tái hợp bức xạ xảy ra. Trong quá trình tái hợp, các electron di chuyển từ mức năng lượng cao hơn xuống mức năng lượng thấp hơn và giải phóng năng lượng dư thừa. Năng lượng này được phát ra dưới dạng photon, tạo ra ánh sáng hồng ngoại gần có bước sóng khoảng 1100-1200 nm.

Một máy ảnh EL chuyên nghiệp chụp ánh sáng hồng ngoại gần này và tạo ra hình ảnh EL.

Cần lưu ý rằng cả electron và lỗ trống đều là hạt tải điện. Sự di chuyển có hướng của chúng có thể hiểu đơn giản là dòng điện.

Một lưu ý nhỏ: nguyên lý hoạt động của kiểm tra EL tương tự như nguyên lý hoạt động của đèn LED. Do đó, khi thuật ngữ tái hợp bức xạ xuất hiện, nó không có nghĩa là các mô-đun năng lượng mặt trời phát ra bức xạ có hại.

Ưu điểm kỹ thuật

Tại sao các khuyết tật trở nên nhìn thấy trong ảnh EL

Trong chụp ảnh EL, bất kỳ khuyết tật nào ảnh hưởng đến sự truyền dòng điện, hay chính xác hơn là sự truyền hạt tải, đều có thể trở nên nhìn thấy. Nếu electron hoặc lỗ trống không thể đi qua một khu vực nhất định một cách trơn tru, sự tái hợp bức xạ sẽ yếu đi hoặc dừng lại ở khu vực đó. Kết quả là, ít photon được phát ra hơn và khu vực đó xuất hiện tối hơn trong ảnh EL.

• Vết nứt vi mô: Vết nứt ẩn là vết nứt nhỏ bên trong tế bào năng lượng mặt trời khó nhìn thấy bằng mắt thường. Mặc dù bên ngoài có vẻ vô hình, nhưng đối với các hạt tải như electron và lỗ trống, vết nứt giống như một rào cản. Sự truyền hạt tải bị chặn tại vị trí đó, do đó sự tái hợp bức xạ không diễn ra bình thường. Không có photon phát ra, vết nứt xuất hiện dưới dạng đường đen trong ảnh EL.

• Hàn yếu: Hàn yếu thường xuất hiện dưới dạng các đốm tối cục bộ hoặc đường tối trong ảnh EL. Các 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 do dây nối và đường lưới không tạo thành kết nối kim loại hiệu quả. Điều này làm tăng đáng kể điện trở tiếp xúc. Dòng điện bị chặn trong khu vực hàn yếu, do đó các hạt tải không thể đi qua vị trí đó vào tế bào một cách hiệu quả. Cường độ phát sáng giảm, tạo thành vùng tối rõ rệt so với các tế bào bình thường lân cận.

• Ngón gãy: Ngón gãy xảy ra khi các đường lưới phía trước mảnh của tế bào năng lượng mặt trời bị gián đoạn hoặc tách khỏi bề mặt tế bào. Dòng điện được đưa vào từ thanh cái không thể đến được khu vực lưới mảnh bị đứt, hoặc dòng điện trên ngón không thể đi vào tiếp giáp PN bên trong tế bào. Trong khu vực này, mật độ dòng điện của 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 gãy điển hình trong ảnh EL.

Ứng dụng sản phẩm

Vai trò của Kiểm tra EL trong Kiểm soát Chất lượng Mô-đun Năng lượng Mặt trời

Kiểm tra EL được sử dụng rộng rãi trong sản xuất mô-đun năng lượng mặt trời vì nó cung cấp cho các kỹ sư sản xuất một cách trực tiếp để kiểm tra các khuyết tật ở cấp độ tế bào. Nó đặc biệt quan trọng sau các quy trình cơ học hoặc nhiệt quan trọng, nơi các tế bào có thể bị ứng suất hoặc hư hỏng.

Các điểm ứng dụng phổ biến bao gồm:

• Kiểm tra tế bào đầu vào: Để kiểm tra xem các tế bào năng lượng mặt trời đã có vết nứt, khác màu, đường lưới gãy hoặc hiệu suất không đồng đều trước khi lắp ráp mô-đun hay chưa.

• Sau khi nối dây: Để xác định các vết nứt, mối hàn yếu, lệch ribbon hoặc đứt ngón tay gây ra trong quá trình vận hành máy hàn dây.

• Sau khi layup và bussing: Để xác nhận các dây dẫn đã được kết nối đúng và liệu có khuyết tật hàn xuất hiện trước khi cán màng hay không.

• Sau khi cán màng: Để kiểm tra xem áp lực nhiệt có gây ra vết nứt mới hoặc mở 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 trực quan.

Trong sản xuất thực tế, kiểm tra EL và kiểm tra IV không thay thế cho nhau. Kiểm tra IV cho nhà sản xuất biết module có đạt công suất hay không. Kiểm tra EL cho nhà sản xuất biết tại sao module có thể bất thường và vị trí khuyết tật ở đâu. Khi sử dụng cả hai cùng nhau, nhà máy có thể xây dựng hệ thống kiểm soát chất lượng hoàn chỉnh hơn.

Liên hệ Mua hàng

Bài học thực tế cho nhà sản xuất module PV

Kiểm tra EL có thể phát hiện các vết nứt vi mô ẩn vì vết nứt chặn sự di chuyển của hạt tải trong tế bào quang điện. Khi quá trình truyền tải bị gián đoạn, tái hợp bức xạ trở nên yếu hoặc biến mất ở khu vực đó, và hình ảnh EL hiển thị một đường tối hoặc vùng tối. Đây là lý do tại sao kiểm tra EL là một trong những phương pháp kiểm tra hiệu quả nhất để xác định các khuyết tật bên trong tế bào mà mắt thường không nhìn thấy.

Đối với các nhà máy module PV, giá trị của kiểm tra EL không chỉ là tìm ra module xấu. Quan trọng hơn, nó giúp truy vết khuyết tật trở lại các bước quy trình như xử lý tế bào, hàn dây, hàn, layup, cán màng và lắp ráp cuối cùng. Điều này làm cho kiểm tra EL trở thành công cụ chính để cải thiện tỷ lệ đạt, 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 coi kiểm tra EL không chỉ là một trạm kiểm tra đơn giản. Giá trị thực sự là phản hồi quy trình: nếu vết nứt vi mô thường xuyên xuất hiện sau khi hàn dây hoặc cán màng, nhà máy không chỉ nên loại bỏ các module khuyết tật mà còn xem xét ứng suất xử lý, nhiệt độ hàn, độ căng ribbon và thông số cán màng. Đối với các module tế bào MBB, TOPCon và kích thước lớn hiện đại, một chiến lược kiểm tra EL được bố trí hợp lý có thể giảm đáng kể rủi ro chất lượng ẩn trước khi xuất hàng.