Mikropęknięcia w panelach słonecznych to niewielkie pęknięcia lub szczeliny, które mogą pojawić się w ogniwach fotowoltaicznych lub warstwach ochronnych konstrukcji panelu słonecznego. Pęknięcia te, choć często mikroskopijne i niewykrywalne gołym okiem, odgrywają kluczową rolę we wpływie na ogólną wydajność i żywotność paneli słonecznych. Mikropęknięcia mogą wpływać na wydajność panelu słonecznego, powodując utratę mocy, znacznie krótszą żywotność, a nawet zakończenie produkcji energii przez cały panel słoneczny. W niniejszym artykule wyjaśniono przyczyny powstawania mikropęknięć w panelach słonecznych, sposoby ich wykrywania, ich skutki oraz rodzaje paneli słonecznych, w przypadku których prawdopodobieństwo ich wystąpienia jest mniejsze.
Spis treści:
- Dlaczego na moich panelach słonecznych występują mikropęknięcia?
- Jakie uszkodzenia mogą powodować mikropęknięcia?
- Jak sprawdzać mikropęknięcia podczas instalacji i eksploatacji paneli słonecznych?
- Wybór odpowiednich paneli słonecznych w celu ograniczenia mikropęknięć
Dlaczego na moich panelach słonecznych występują mikropęknięcia?
Przyczyny mikropęknięć mogą być różnorodne i wieloaspektowe:
Wady produkcyjne:
Niewłaściwe praktyki podczas procesu produkcji mogą w znacznym stopniu przyczynić się do powstawania mikropęknięć w panelach słonecznych. Nieodpowiednia obsługa, nieoptymalny dobór materiałów lub luki w kontroli jakości tworzą środowisko, w którym pojawiają się słabe punkty. Te słabe punkty, wynikające z etapu produkcji, stają się potencjalnymi katalizatorami inicjacji i rozprzestrzeniania się mikropęknięć w strukturze panelu słonecznego. Podkreśla to zatem krytyczną potrzebę skrupulatnej dbałości o szczegóły, odpowiedniego szkolenia personelu i rygorystycznego przestrzegania protokołów kontroli jakości w całym procesie produkcyjnym, aby zminimalizować ryzyko powstawania mikropęknięć.
Naprężenia mechaniczne:
Naprężenia mechaniczne są istotnym czynnikiem przyczyniającym się do powstawania mikropęknięć w panelach słonecznych i można je podzielić na różne fazy, w tym transport, instalację i zewnętrzne czynniki środowiskowe.
Podczas transportu naprężenia mechaniczne mogą mieć znaczący wpływ na panele słoneczne, szczególnie jeśli chodzi o pakowanie, przechowywanie i obsługę w łańcuchu dostaw. Niewłaściwe procedury pakowania lub przechowywania mogą narażać panele słoneczne na nadmierny nacisk, potencjalnie powodując powstawanie mikropęknięć. Niewłaściwe metody transportu, w tym nieostrożne obchodzenie się lub niewłaściwe układanie w stosy, mogą narażać panele słoneczne na wibracje i uderzenia, powodując naprężenia mechaniczne i zwiększone ryzyko powstawania mikropęknięć.
Dlatego też zajęcie się kwestiami związanymi z pakowaniem, przechowywaniem i obsługą ma kluczowe znaczenie dla zminimalizowania możliwości powstawania mikropęknięć podczas fazy transportu.
Naprężenia mechaniczne wywołane instalacją są również krytycznym problemem dla paneli słonecznych. Praktyki takie jak niewłaściwe układanie paneli w stosy, opieranie sprzętu na panelach, przypadkowe uderzenia i montaż na niepłaskich powierzchniach mogą tworzyć zlokalizowane punkty nacisku, prowadząc do powstawania mikropęknięć. Przeciąganie paneli podczas transportu wprowadza naprężenia wywołane tarciem, podczas gdy niewłaściwe techniki przenoszenia, takie jak używanie tylko jednej osoby lub siedzenie na krawędzi modułu, mogą powodować nierównomierne siły. Praktyki te stanowią zagrożenie dla wydajności i trwałości paneli słonecznych, podkreślając potrzebę starannej obsługi i procedur instalacji w celu złagodzenia naprężeń mechanicznych i zapewnienia optymalnej wydajności.
Jak pokazano na poniższym rysunku, na podstawie testów stwierdzono, że nieprawidłowe oparcie ramion i głowy na panelu podczas wchodzenia po schodach spowodowało spadek mocy o 1%. Prawidłowym sposobem przenoszenia panelu jest zrównoważenie ciężaru w rękach z ramą panelu.
（Przykład spadku wydajności z powodu nieprawidłowego przenoszenia panelu słonecznego）
(Prawidłowy sposób przenoszenia panelu słonecznego)
Podczas długotrwałej pracy paneli słonecznych, zewnętrzne czynniki środowiskowe, w tym stres związany z pogodą, taki jak wiatr, grad i ekstremalne wahania temperatury, odgrywają znaczącą rolę w nakładaniu naprężeń mechanicznych na panele słoneczne. Te czynniki środowiskowe, gdy utrzymują się w czasie, mogą przyczynić się do skumulowanego rozwoju mikropęknięć. Dlatego kompleksowe podejście do minimalizowania ryzyka powstawania mikropęknięć w panelach słonecznych obejmuje zrozumienie i łagodzenie naprężeń mechanicznych na różnych etapach, od transportu, instalacji i eksploatacji. Uwzględniając zarówno wewnętrzne praktyki obsługi, jak i zewnętrzne czynniki środowiskowe, można zwiększyć ogólną niezawodność i wydajność paneli słonecznych.
Cykle termiczne:
Cykle termiczne, które wynikają z codziennych i sezonowych wahań temperatury, wyłaniają się jako kluczowy czynnik przyczyniający się do rozwoju mikropęknięć w panelach słonecznych. Ciągłe rozszerzanie i kurczenie się materiałów w panelach słonecznych, pod wpływem zmiennego nasłonecznienia i warunków pogodowych, stwarza warunki sprzyjające inicjacji i rozprzestrzenianiu się mikropęknięć w dłuższych okresach ekspozycji. Powtarzające się naprężenia wywoływane przez cykle termiczne podkreślają znaczenie uwzględnienia zmian temperatury w procesach projektowania, produkcji i instalacji paneli słonecznych w celu zwiększenia ich trwałości i żywotności.
Jakie uszkodzenia mogą powodować mikropęknięcia?
Zwiększona odporność i uszkodzenia termiczne: Mikropęknięcia mogą powodować wzrost oporu elektrycznego, podnosząc temperaturę i tworząc gorące punkty. Taka eskalacja uszkodzeń termicznych dodatkowo przyczynia się do ogólnego pogorszenia stanu ogniwa słonecznego. W niektórych przypadkach mikropęknięcia mogą się rozprzestrzeniać, prowadząc do odizolowania znacznego obszaru w obrębie pojedynczego ogniwa od obwodu. Taka izolacja może skutkować odwrotnym polaryzowaniem, indukując podwyższone temperatury w połączonej sekcji ogniwa. Wraz ze wzrostem temperatury istnieje ryzyko trwałego uszkodzenia, nie tylko zmniejszając produkcję energii, ale w skrajnych przypadkach potencjalnie prowadząc do katastrofalnej awarii, takiej jak pęknięcie szkła lub, w niefortunnych przypadkach, pożar z powodu intensywnego ciepła generowanego przez ogniwo w odwrotnym polaryzacji.
Zmniejszona moc wyjściowa: Zwiększona rezystancja elektryczna prowadzi do zmniejszenia generowanej mocy, powodując spadek ogólnej wydajności panelu słonecznego.
Rozprzestrzenianie się pęknięć i awaria modułu: Jeśli mikropęknięcia wydłużą się, mogą przekształcić się w większe pęknięcia, potencjalnie zatrzymując lub kończąc produkcję energii całego modułu. Skutkuje to koniecznością wymiany i znacząco wpływa na ogólną żywotność panelu słonecznego.
Aby złagodzić te szkodliwe skutki, niezbędne jest wczesne wykrywanie poprzez regularne kontrole. Jak wspomniano wcześniej, można zastosować różne metody, aby szybko zidentyfikować i usunąć mikropęknięcia, zapewniając trwałą wydajność i długowieczność paneli słonecznych.
Jak wykrywać mikropęknięcia podczas instalacji i eksploatacji paneli słonecznych?
Wykrywanie mikropęknięć w panelach słonecznych jest kluczowym procesem niezbędnym do zapewnienia optymalnej wydajności i długiej żywotności. Różne metody inspekcji zaspokajają różne scenariusze zarówno podczas fazy instalacji, jak i eksploatacji:
EL (elektroluminescencja):
Elektroluminescencja (EL) działa na zasadzie generowania światła po przyłożeniu prądu elektrycznego do materiału. W dziedzinie ogniw słonecznych, EL jest stosowana do wizualizacji i identyfikacji defektów, które nie są łatwo widoczne za pomocą alternatywnych metod. Testy EL okazują się szczególnie skuteczne w wykrywaniu mikropęknięć, pękniętych ogniw i innych wewnętrznych defektów w ogniwach słonecznych. Metoda ta oferuje bezpośredni wgląd w integralność strukturalną ogniw, odkrywając ukryte problemy, które mogą umknąć wykryciu za pomocą innych metod testowania.
ELCD (elektroluminescencyjne wykrywanie pęknięć):
ELCD wykorzystuje elektroluminescencję do skutecznego wykrywania mikropęknięć w panelach słonecznych. Zastosowanie prądu elektrycznego aktywuje materiały elektroluminescencyjne, wytwarzając światło widzialne, które jest zmieniane przez mikropęknięcia, dzięki czemu można je wykryć wizualnie. Ta nieniszcząca metoda ma kluczowe znaczenie dla kontroli jakości podczas produkcji i konserwacji zapobiegawczej w terenie. W przeciwieństwie do tradycyjnej elektroluminescencji (EL), ELCD jest specjalnie zaprojektowany do wykrywania mikropęknięć, oferując zwiększoną precyzję w precyzyjnym wskazywaniu i wizualizacji tych drobnych wad strukturalnych. Specyfika ELCD sprawia, że jest to cenne narzędzie, zapewniające niezawodność i wydajność instalacji paneli słonecznych poprzez rozwiązywanie problemów, które mogą pozostać niezauważone przez inne metody testowania.
Oprócz tych dwóch metod, istnieje jeszcze kilka innych:
Obrazowanie fotoluminescencyjne:
Najlepiej wykorzystywane podczas instalacji i eksploatacji, obrazowanie fotoluminescencyjne identyfikuje mikropęknięcia wpływające na wydajność konwersji fotowoltaicznej. Technika ta płynnie integruje się z regularnymi procedurami konserwacji, aby utrzymać stałą wydajność.
Obrazowanie w podczerwieni:
Obrazowanie w podczerwieni (IR) działa poprzez przechwytywanie promieniowania cieplnego emitowanego przez obiekt, umożliwiając identyfikację zmian temperatury wskazujących na wady lub nieprawidłowości. W szczególności w ogniwach słonecznych, podczerwień jest szeroko wykorzystywana do inspekcji termicznych w celu wykrycia przegrzania, identyfikacji wadliwie działających komponentów i wykrycia nieprawidłowości zarówno w ogniwach słonecznych, jak i modułach fotowoltaicznych. Technika ta jest szczególnie skuteczna w identyfikacji problemów związanych z połączeniami elektrycznymi, takimi jak luźne lub uszkodzone okablowanie.
Kontrola wzrokowa i badanie mikroskopowe:
Najczęściej stosowane podczas instalacji i rutynowej konserwacji, inspekcja wizualna i badanie mikroskopowe obejmują bezpośrednią obserwację i szczegółową kontrolę strukturalną. To praktyczne podejście skutecznie identyfikuje widoczne pęknięcia na powierzchniach paneli słonecznych.
W praktyce, specjaliści mogą zdecydować się na zastosowanie tych metod kontroli indywidualnie lub w połączeniu, w zależności od konkretnych wymagań i okoliczności systemu paneli słonecznych. Konieczne jest zaangażowanie przeszkolonych ekspertów, zwłaszcza w przypadku korzystania z zaawansowanego sprzętu technicznego, aby zapewnić precyzyjne wykrywanie i analizę mikropęknięć. Regularne monitorowanie i kompleksowe podejście znacząco przyczyniają się do ogólnej niezawodności i długowieczności systemu energii słonecznej.
Wybierz odpowiednie panele słoneczne, aby zmniejszyć liczbę mikropęknięć
W dziedzinie paneli słonecznych zarządzanie mikropęknięciami ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia niezawodności i wydajności systemu. Chociaż mikropęknięcia stanowią powszechne wyzwanie, innowacyjne technologie, takie jak technologia IBC i technologia HJT, znacznie zmniejszyły wpływ mikropęknięć na wydajność, a korzyści płynące z ich odporności na mikropęknięcia zostały określone w poniższych punktach:
Panele słoneczne HJT:
Monokrystaliczne podłoże krzemowe typu N:
Ogniwa słoneczne HJT wykorzystują monokrystaliczne podłoże krzemowe typu N, znane z wysokiej czystości i jednorodności. W porównaniu do krzemu polikrystalicznego, struktura monokrystaliczna jest bardziej zwarta i spójna, co pomaga zredukować mikropęknięcia spowodowane koncentracją naprężeń.
Niedomieszkowana warstwa krzemu amorficznego (i-a-Si:H):
Warstwa niedomieszkowanego krzemu amorficznego jest osadzana na monokrystalicznym podłożu krzemowym, działając jako "warstwa buforowa". Warstwa ta zapewnia dodatkową elastyczność i ochronę, gdy ogniwo jest poddawane naprężeniom fizycznym, takim jak zginanie lub nacisk podczas transportu i instalacji. Pomaga to zmniejszyć naprężenia na podłożu, ograniczając w ten sposób powstawanie mikropęknięć.
Kompletna metoda przetwarzania półogniw:
Panele słoneczne HJT wykorzystują unikalną technikę przetwarzania połowy ogniwa, która pozwala całkowicie uniknąć uszkodzenia ogniw słonecznych przez cięcie. To innowacyjne podejście znacznie minimalizuje wpływ mikropęknięć na panele słoneczne, aktywnie przeciwdziałając potencjalnym szkodom podczas procesów produkcji i obsługi.
Niższa temperatura produkcji:
W porównaniu do tradycyjnych krystalicznych krzemowych ogniw słonecznych, ogniwa HJT są produkowane w niższych temperaturach. Obniżona temperatura przetwarzania oznacza, że materiały są poddawane mniejszym naprężeniom termicznym podczas produkcji, co pomaga w ograniczeniu powstawania mikropęknięć.
Zoptymalizowana struktura ogólna:
Ogólna struktura ogniw HJT jest optymalizowana podczas projektowania i produkcji w celu zwiększenia ich odporności na naprężenia fizyczne. Na przykład krawędzie i narożniki ogniw są zaprojektowane tak, aby były gładsze, zmniejszając punkty koncentracji naprężeń.
Konstrukcja ultra-multi busbar:
Panele HJT charakteryzują się węższymi szynami zbiorczymi, co zmniejsza ilość używanej pasty srebrnej, a w konsekwencji zmniejsza efekty zacienienia przy jednoczesnym skróceniu odległości transmisji prądu. Taka konstrukcja nie tylko poprawia wydajność elektryczną paneli, ale także minimalizuje straty prądu spowodowane mikropęknięciami, uszkodzonymi szynami zbiorczymi i pęknięciami, dodatkowo zwiększając niezawodność i żywotność panelu.
Zwiększona wytrzymałość mechaniczna:
Dzięki różnym optymalizacjom projektowym i produkcyjnym wspomnianym powyżej, ogólna wytrzymałość mechaniczna ogniw słonecznych HJT jest zwiększona. Ta zwiększona wytrzymałość pomaga utrzymać integralność ogniw podczas transportu i instalacji, zmniejszając ryzyko mikropęknięć.
Maysun Solar wykorzystuje niezrównane zalety technologii heterozłączowej (HJT), dzięki czemu nasze panele słoneczne HJT stanowią znaczący postęp w dziedzinie wytwarzania energii słonecznej. Panele te nie tylko osiągają kwantowy skok wydajności, ale także wykazują znaczną poprawę odporności na mikropęknięcia.
Panele słoneczne IBC:
Panele słoneczne IBC mają znaczną przewagę w zakresie odporności na warunki atmosferyczne. Innowacyjna konstrukcja All Back Contact zastosowana w panelach słonecznych IBC zapobiega uszkodzeniom spowodowanym rozciąganiem i oderwaniem, wynikającym z rozszerzalności cieplnej i kurczenia się przedniej taśmy spawalniczej pod wpływem wysokich temperatur. Ta cecha konstrukcyjna gwarantuje spójne i stabilne wytwarzanie energii przez panele słoneczne, łagodząc niekorzystny wpływ zmian termicznych na integralność panelu.
Najnowsza generacja paneli solarnych Maysun Solar Interdigitated Back Contact (IBC) łączy w sobie odporność na mikropęknięcia, wysoką wydajność, estetyczny wygląd i wydłużoną żywotność. Wybór paneli słonecznych IBC firmy Maysun Solar stanowi rozsądną decyzję dla osób dążących do maksymalizacji zarówno wydajności, jak i wydajności. Poniższe zdjęcie przedstawia panele słoneczne IBC 430W Full Black zainstalowane na dachu przez niemieckiego klienta Maysun Solar. Aby uzyskać więcej informacji, kliknij przycisk poniżej.
Maysun Solar specjalizuje się w produkcji wysokiej jakości modułów fotowoltaicznych od 2008 roku. Oferujemy szeroką gamę paneli słonecznych w kolorze czarnym, z czarną ramą, srebrnych i szklanych, które wykorzystują technologie half-cut, MBB, IBC, HJT i Shingled. Panele te oferują doskonałą wydajność i stylowe wzornictwo, które doskonale komponuje się z każdym budynkiem. Maysun Solar z powodzeniem stworzył biura, magazyny i długoterminowe relacje z doskonałymi instalatorami w wielu krajach! Prosimy o kontakt w celu uzyskania najnowszych ofert modułów lub wszelkich zapytań związanych z fotowoltaiką. Z przyjemnością pomożemy.
Odniesienie:
Chang, T. (2023, July 31). How microcracks damage solar panels - WINAICO Australia. WINAICO Australia. https://www.winaico.com.au/blog/what-cause-microcracks
RenewSys India. (2023, February 3). Micro cracks in solar modules: Causes, detection and prevention. renewsysworld. https://www.renewsysworld.com/post/micro-cracks-in-solar-modules-causes-detection-and-prevention
Możesz również polubić: