Prinsip penjanaan kuasa sel fotovoltaik
Prinsip kerja sel fotovoltaik adalah berdasarkan kesan fotoelektrik, yang bermaksud bahawa apabila foton disinari ke bahan semikonduktor, pasangan lubang elektron dihasilkan. Elektron dan lubang ini dipisahkan di bawah tindakan medan elektrik, menghasilkan arus elektrik. Proses kerja khususnya boleh dijelaskan seperti berikut:
Penyerapan foton:Apabila cahaya matahari bersinar pada sel fotovoltaik, bahan semikonduktor (seperti silikon) menyerap foton.
Penjanaan pasangan lubang elektron:Apabila tenaga foton lebih besar daripada tenaga celah jalur semikonduktor, ia akan merangsang elektron untuk beralih dari jalur valens ke jalur pengaliran, membentuk pasangan lubang elektron.
Pemisahan medan elektrik:Di persimpangan pn sel bateri, medan elektrik terbina dalam memisahkan elektron dan lubang, menyebabkan elektron bergerak ke arah kawasan n dan lubang bergerak ke arah kawasan p.
Pembentukan semasa:Dalam litar luaran, elektron mengalir melalui wayar untuk membentuk tenaga elektrik arus dan output.
1. Apakah rekahan tersembunyi dalam sel fotovoltaik?
Keretakan mikro dalam sel fotovoltaik merujuk kepada retakan kecil yang wujud di dalam atau pada permukaan sel, yang mungkin tidak dapat dilihat dengan mata kasar tetapi boleh memberi kesan yang ketara ke atas prestasi dan jangka hayat sel.
a) Kurangkan kawasan penjanaan kuasa yang berkesan:Kawasan retakan tersembunyi tidak boleh mengambil bahagian secara berkesan dalam penukaran fotoelektrik, mengurangkan kawasan penjanaan kuasa berkesan sel bateri. Mengakibatkan penurunan kecekapan penjanaan kuasa keseluruhan.
b) Meningkatkan rintangan:Retakan tersembunyi boleh menyebabkan rintangan setempat meningkat, menjadikannya sukar bagi elektron untuk mengalir dengan lancar di kawasan retakan tersembunyi. Mengakibatkan peningkatan dalam rintangan siri, pengurangan dalam faktor isian (FF) sel bateri, dan penurunan dalam kuasa output.
c) Ketidakpadanan semasa:Retakan tersembunyi boleh menyebabkan arus tidak sekata di dalam sel bateri, dengan beberapa kawasan mempunyai arus yang lebih rendah. Ketidakpadanan semasa dalam sel bateri yang disambungkan secara bersiri boleh menjejaskan prestasi keseluruhan rentetan bateri dan mengurangkan output komponen.
d) Kesan titik panas:Rintangan yang tinggi di kawasan retakan tersembunyi boleh menyebabkan terlalu panas setempat, membentuk bintik panas. Titik panas boleh merosakkan sel bateri atau menyebabkan kebakaran, yang menjejaskan keselamatan sistem dengan serius.
e) Penuaan dipercepatkan:Keretakan tersembunyi boleh menjadikan struktur sel bateri lebih rapuh dan terdedah kepada kerosakan selanjutnya daripada persekitaran luaran seperti perubahan suhu, tekanan mekanikal, dll. Jangka hayat sel bateri dipendekkan dan kestabilan jangka panjangnya berkurangan.
f) Kebocoran semasa:Retakan tersembunyi boleh menyebabkan arus bocor dari kawasan retakan tersembunyi, membentuk laluan arus yang tidak diperlukan. Mengakibatkan penurunan kecekapan keseluruhan sel bateri dan pengurangan dalam output tenaga elektrik.
Sebab pembentukan retakan tersembunyi:
1) Tekanan semasa proses pembuatan:
a) Semasa proses pemotongan, kimpalan, dan pembungkusan sel bateri, tekanan mekanikal mungkin terhasil, yang membawa kepada rekahan tersembunyi.
b) Semasa proses rawatan haba, perubahan suhu boleh menyebabkan tekanan haba, yang membawa kepada rekahan tersembunyi.
2) Getaran dan impak semasa pengangkutan dan pengendalian
Semasa pengangkutan dan pengendalian, jika dibungkus dengan tidak betul, sel bateri mungkin mengalami getaran dan hentaman, yang membawa kepada rekahan tersembunyi.
3) Tekanan mekanikal semasa pemasangan: Operasi yang tidak betul, pemampatan mekanikal yang berlebihan dan regangan semasa pemasangan boleh menyebabkan keretakan tersembunyi pada sel bateri.
4) Kesan keadaan persekitaran
Semasa operasi sebenar, sel bateri dipengaruhi oleh faktor persekitaran seperti perubahan suhu, beban angin dan beban salji, yang membawa kepada rekahan tersembunyi.
Kaedah ujian:
Ujian EL (ujian electroluminescence)
Prinsip:Dengan menggunakan arus, sel bateri mengeluarkan cahaya, dan menggunakan kamera inframerah untuk mengesan pancaran cahaya sel bateri. Retakan yang tersembunyi akan kelihatan sebagai bintik gelap.
Kelebihan:Ia boleh memaparkan pengedaran dan keterukan retak tersembunyi secara intuitif.
Kelemahan:Ia perlu dijalankan dalam keadaan bilik gelap dan operasinya adalah kompleks.
Prinsip pengimejan terma inframerah:Dengan mengesan imej pengimejan terma inframerah sel bateri, kenal pasti kawasan tidak normal suhu yang disebabkan oleh retakan tersembunyi.
Kelebihan:Ia boleh mengesan sel bateri kawasan besar dengan cepat dan tidak merosakkan.
Kelemahan:Keperluan tinggi untuk peralatan ujian dan kos yang tinggi.
Ujian Photoluminescence (PL).
Prinsip:Menggunakan penyinaran laser untuk mengesan ciri photoluminescence sel bateri. Luminescence pada retakan tersembunyi akan menunjukkan perubahan ketara.
Kelebihan:Kelajuan pengesanan pantas, sesuai untuk pemeriksaan barisan pengeluaran.
Kelemahan:Ia mempunyai keperluan yang tinggi untuk peralatan pengesanan dan persekitaran.
Ujian ultrasonik
Prinsip:Menggunakan ciri pantulan dan penghantaran ultrasound untuk mengesan keretakan tersembunyi di dalam sel bateri.
Kelebihan:Kepekaan tinggi untuk mengesan retak tersembunyi, dapat mengesan retak tersembunyi yang lebih kecil.
Kelemahan:Peralatan adalah kompleks dan memerlukan kemahiran profesional untuk operasi.
Bagaimana untuk mencegah terutamanya daripada punca yang disebutkan di atas
Meningkatkan proses pembuatan
Proses pemotongan:Teknologi pemotongan tidak merosakkan digunakan untuk mengurangkan penjanaan tekanan mekanikal.
Proses kimpalan:Optimumkan parameter kimpalan untuk mengurangkan kesan tegasan haba.
Proses pembungkusan:Menggunakan bahan pembungkusan yang fleksibel untuk mengurangkan kesan tekanan mekanikal.
Optimumkan pengangkutan dan pengendalian
Reka bentuk pembungkusan:Menggunakan bahan pembungkusan yang menyerap hentakan untuk mengurangkan getaran dan impak semasa pengangkutan.
Spesifikasi operasi:Membangunkan spesifikasi operasi pengendalian yang terperinci untuk mengurangkan kerosakan mekanikal semasa proses pengendalian.
Langkah berjaga-jaga semasa pemasangan
Pemasangan profesional:Pastikan kakitangan pemasangan telah menerima latihan profesional untuk mengelakkan operasi yang tidak betul yang membawa kepada keretakan tersembunyi.
Perlindungan mekanikal:Semasa pemasangan, gunakan peranti pelindung untuk mengelakkan kerosakan pada sel bateri akibat tekanan mekanikal.
Pemantauan dan penyelenggaraan alam sekitar
Pemantauan alam sekitar:Pantau secara kerap persekitaran operasi sel bateri untuk mengelakkan kerosakan daripada persekitaran yang melampau.
Penyelenggaraan tetap:Sentiasa menyelenggara dan memeriksa sel fotovoltaik untuk mengesan dan menangani isu keretakan tersembunyi dengan segera.