Fotovoltinių elementų energijos gamybos principas
Fotovoltinių elementų veikimo principas pagrįstas fotoelektriniu efektu, o tai reiškia, kad fotonams apšvitinus puslaidininkines medžiagas, susidaro elektronų skylių poros. Šie elektronai ir skylės yra atskiriami veikiant elektriniam laukui, sukuriant elektros srovę. Jo specifinį darbo procesą galima paaiškinti taip:
Fotonų sugertis:Kai saulės šviesa apšviečia fotovoltinį elementą, puslaidininkinės medžiagos (pavyzdžiui, silicis) sugeria fotonus.
Elektronų skylių porų generavimas:Kai fotono energija yra didesnė už puslaidininkio juostos tarpo energiją, ji sužadins elektronus, kad pereitų iš valentinės juostos į laidumo juostą, sudarydama elektronų skylių poras.
Elektrinio lauko atskyrimas:Akumuliatoriaus elemento pn sandūroje įtaisytas elektrinis laukas atskiria elektronus ir skylutes, todėl elektronai juda link n srities, o skylės – link p srities.
Dabartinis formavimas:Išorinėje grandinėje elektronai teka laidais, sudarydami srovę ir išvesdami elektros energiją.
1. Kas yra paslėptas įtrūkimas fotovoltiniuose elementuose?
Mikro įtrūkimai fotovoltiniuose elementuose reiškia mažus įtrūkimus, esančius elemento viduje arba ant paviršiaus, kurie gali būti nematomi plika akimi, tačiau gali turėti didelės įtakos elemento veikimui ir eksploatavimo trukmei.
a) Sumažinkite efektyvų energijos gamybos plotą:Paslėptas įtrūkimų plotas negali veiksmingai dalyvauti fotoelektrinėje konversijoje, sumažindamas efektyvų akumuliatoriaus elemento energijos generavimo plotą. Dėl to sumažėja bendras energijos gamybos efektyvumas.
b) Padidėjęs pasipriešinimas:Dėl paslėptų įtrūkimų gali padidėti vietinis pasipriešinimas, todėl elektronams sunku sklandžiai tekėti paslėptoje plyšio srityje. Dėl to padidėja nuoseklioji varža, sumažėja akumuliatoriaus elementų užpildymo koeficientas (FF) ir sumažėja išėjimo galia.
c) Dabartinis neatitikimas:Dėl paslėptų įtrūkimų akumuliatoriaus elemento viduje gali atsirasti netolygi srovė, o kai kuriose vietose srovė yra mažesnė. Dabartinis nuosekliai prijungtų akumuliatoriaus elementų neatitikimas gali paveikti visos akumuliatoriaus grandinės veikimą ir sumažinti komponentų išvestį.
d) karšto taško efektas:Didelis atsparumas paslėptoje įtrūkimo srityje gali sukelti vietinį perkaitimą, susidaryti karštų taškų. Karštosios vietos gali pažeisti akumuliatoriaus elementus arba sukelti gaisrą, o tai gali rimtai paveikti sistemos saugumą.
e) pagreitėjęs senėjimas:Dėl paslėptų įtrūkimų akumuliatoriaus elementų struktūra gali tapti trapesnė ir jautresnė tolesniam išorinės aplinkos pažeidimui, pvz., temperatūros pokyčiams, mechaniniams įtempiams ir kt. Akumuliatoriaus elementų tarnavimo laikas sutrumpėja, o jų ilgalaikis stabilumas sumažėja.
f) Srovės nuotėkis:Dėl paslėptų įtrūkimų iš paslėpto plyšio srities gali nutekėti srovė ir susidaryti nereikalingi srovės takai. Dėl to sumažėja bendras akumuliatoriaus elementų efektyvumas ir sumažėja elektros energijos išeiga.
Paslėptų įtrūkimų atsiradimo priežastys:
1) Stresas gamybos proceso metu:
a) Akumuliatoriaus elementų pjovimo, suvirinimo ir pakavimo proceso metu gali atsirasti mechaninis įtempis, dėl kurio gali atsirasti paslėptų įtrūkimų.
b) Terminio apdorojimo proceso metu temperatūros pokyčiai gali sukelti šiluminį įtampą, dėl kurios gali atsirasti paslėptų įtrūkimų.
2) Vibracija ir smūgis transportuojant ir tvarkant
Netinkamai supakuoti akumuliatoriaus elementai transportavimo ir tvarkymo metu gali būti veikiami vibracijos ir smūgių, todėl gali atsirasti paslėptų įtrūkimų.
3) Mechaninis įtempis montavimo metu: Netinkamas veikimas, per didelis mechaninis suspaudimas ir tempimas montavimo metu gali sukelti paslėptus įtrūkimus akumuliatoriaus elementuose.
4) Aplinkos sąlygų poveikis
Faktinio veikimo metu akumuliatoriaus elementus veikia aplinkos veiksniai, tokie kaip temperatūros pokyčiai, vėjo apkrovos ir sniego apkrovos, todėl atsiranda paslėptų įtrūkimų.
Bandymo metodas:
EL testas (elektroliuminescencijos testas)
Principas:Įjungus srovę, akumuliatoriaus elementas skleidžia šviesą, o naudojant infraraudonųjų spindulių kamerą akumuliatoriaus elemento šviesos spinduliavimui aptikti. Paslėpti įtrūkimai pasirodys kaip tamsios dėmės.
Privalumai:Jis gali intuityviai parodyti paslėptų įtrūkimų pasiskirstymą ir sunkumą.
Trūkumas:Tai turi būti atliekama tamsioje patalpoje, o operacija yra sudėtinga.
Infraraudonųjų spindulių terminio vaizdo principas:Aptikę akumuliatoriaus elemento infraraudonųjų spindulių šiluminio vaizdo vaizdą, nustatykite temperatūros nenormalią sritį, kurią sukelia paslėpti įtrūkimai.
Privalumai:Jis gali greitai ir nesugriaunamai aptikti didelio ploto akumuliatoriaus elementus.
Trūkumai:Aukšti reikalavimai bandymo įrangai ir didelė kaina.
Fotoliuminescencijos (PL) bandymas
Principas:Lazerinio švitinimo naudojimas baterijų elementų fotoliuminescencinėms charakteristikoms nustatyti. Paslėpto plyšio liuminescencija parodys reikšmingus pokyčius.
Privalumai:Greitas aptikimo greitis, tinkamas gamybos linijos patikrinimui.
Trūkumas:Jis kelia aukštus reikalavimus aptikimo įrangai ir aplinkai.
Ultragarsinis tyrimas
Principas:Naudojant ultragarso atspindžio ir perdavimo charakteristikas, siekiant aptikti paslėptus įtrūkimus akumuliatoriaus elementų viduje.
Privalumai:Didelis jautrumas paslėptiems įtrūkimams aptikti, gali aptikti mažesnius paslėptus įtrūkimus.
Trūkumai:Įranga yra sudėtinga ir reikalauja profesionalių įgūdžių.
Kaip apsisaugoti daugiausia dėl aukščiau paminėtų priežasčių
Tobulinti gamybos procesus
Pjovimo procesas:Siekiant sumažinti mechaninio įtempio susidarymą, naudojama neardomoji pjovimo technologija.
Suvirinimo procesas:Optimizuokite suvirinimo parametrus, kad sumažintumėte šiluminio įtempio poveikį.
Pakavimo procesas:Lanksčių pakavimo medžiagų naudojimas siekiant sumažinti mechaninio įtempio poveikį.
Optimizuokite transportavimą ir tvarkymą
Pakuotės dizainas:Naudojant smūgius sugeriančias pakavimo medžiagas, siekiant sumažinti vibraciją ir poveikį transportavimo metu.
Veikimo specifikacijos:Sukurkite išsamias tvarkymo operacijos specifikacijas, kad sumažintumėte mechaninius pažeidimus tvarkymo proceso metu.
Atsargumo priemonės montavimo metu
Profesionalus montavimas:Įsitikinkite, kad montavimo personalas yra apmokytas profesionaliai, kad išvengtumėte netinkamo veikimo, dėl kurio neatsirastų paslėptų įtrūkimų.
Mechaninė apsauga:Montuodami naudokite apsauginius įtaisus, kad nepažeistumėte akumuliatoriaus elementų dėl mechaninio įtempimo.
Aplinkos stebėjimas ir priežiūra
Aplinkos monitoringas:Reguliariai stebėkite akumuliatoriaus elementų veikimo aplinką, kad išvengtumėte žalos dėl ekstremalios aplinkos.
Reguliari priežiūra:Reguliariai prižiūrėkite ir tikrinkite fotovoltinius elementus, kad greitai aptiktumėte ir pašalintumėte paslėptas įtrūkimo problemas.