סדקים, נקודות חמות והשפעות PID הם שלושה גורמים חשובים המשפיעים על הביצועים של מודולים פוטו-וולטאיים של סיליקון גבישי. היום, בואו ללמוד על הסיבות לסדקים בסוללות, כיצד לזהות אותם וכיצד למנוע אותם.
1. מהו "סדק נסתר"
סדקים הם פגם נפוץ יחסית של מודולים פוטו-וולטאיים של סיליקון גבישי. באופן כללי, מדובר בכמה סדקים זעירים שאינם נראים לעין בלתי מזוינת. בשל המאפיינים של מבנה הגביש שלו, רכיבי סיליקון גבישי נוטים מאוד להיסדק.
בזרימת התהליך של ייצור מודול סיליקון גבישי, קישורים רבים עלולים לגרום לסדקים בתאים. ניתן לסכם את הסיבה העיקרית לסדקים כלחץ מכני או לחץ תרמי על פרוסת הסיליקון. כעת על מנת להוזיל את העלות, תאי סיליקון גבישי הופכים דקים יותר ויותר, מה שמפחית את יכולת התאים למנוע נזק מכני ונוטה יותר לסדקים.
2. ההשפעה של "סדקים נסתרים" על ביצועי הרכיבים
הזרם שנוצר על ידי גיליון הסוללה נאסף ומיוצא בעיקר על ידי קווי הרשת הראשיים וקווי הרשת הדקים המאונכים זה לזה על פני השטח. לכן, כאשר הסדקים (בעיקר סדקים נסתרים במקביל לקווי הרשת הראשיים) גורמים לקווי הרשת הדקים להישבר, הזרם לא יוכל להיות מועבר בצורה יעילה לקווי הפסים, מה שיוביל לכשל בחלק או אפילו של התא כולו, ועלול גם לגרום לשברים, נקודות חמות וכו', תוך גרימת הנחתה של רכיבים.
הסדקים הניצבים לקווי הרשת הראשיים כמעט ולא משפיעים על קווי הרשת הדקים, כך ששטח הכשל בתאים כמעט אפסי.
אולם, לתאים סולאריים בעלי סרט דק, הנמצאים בהתפתחות מהירה, אין בעיית סדקים בשל מאפייני החומר והמבנה שלהם. במקביל, פני השטח שלו אוספים ומעבירים זרם דרך שכבה של סרט מוליך שקוף. גם אם ביריעת הסוללה יש פגמים קטנים הגורמים לקרע של הסרט המוליך, זה לא יגרום לכשל בסוללה בקנה מידה גדול.
מחקרים הראו שאם אזור הכשל של סוללה מסוימת במודול הוא בטווח של 8 אחוזים, תהיה לכך השפעה מועטה על הספק של המודול, ו-2/3 מהסדקים של הפס האלכסוני במודול לא ישפיעו על כוח המודול. לכן, למרות שסדקים הם בעיה נפוצה בסוללות סיליקון גבישי, אין צורך לדאוג יותר מדי.
3. שיטות לזיהוי "סדקים נסתרים"
EL (Electroluminescence, electroluminescence) הוא מעין ציוד לגילוי פגמים פנימי של תאים סולאריים או רכיבים, וזו שיטה פשוטה ויעילה לגילוי סדקים נסתרים. תוך שימוש בעקרון האלקטרולומינסצנטי של סיליקון גבישי, התמונות הקרובות לאינפרא אדום של הרכיבים נלכדות על ידי מצלמת אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה כדי להשיג ולקבוע את הפגמים של הרכיבים. יש לו את היתרונות של רגישות גבוהה, מהירות זיהוי מהירה ותוצאות אינטואיטיביות.
4. סיבות להיווצרות "סדקים נסתרים"
כוח חיצוני: תאים יהיו נתונים לכוחות חיצוניים במהלך ריתוך, למינציה, מסגרות או טיפול, התקנה, בנייה וכו'. כאשר פרמטרים מוגדרים בצורה לא נכונה, כשלים בציוד או פעולה לא נכונה יגרמו לסדקים.
טמפרטורה גבוהה: תאים שלא חוממו מראש בטמפרטורה נמוכה, ולאחר מכן מתרחבים לפתע לאחר שנחשפו לטמפרטורה גבוהה בפרק זמן קצר, יגרמו לסדקים, כגון טמפרטורת ריתוך גבוהה מדי, קביעה בלתי סבירה של טמפרטורת הלמינציה ופרמטרים נוספים.
חומרי גלם: גם פגמים של חומרי גלם הם אחד הגורמים העיקריים המובילים לסדקים.
5. נקודות מפתח למניעת סדקים במודולים פוטו-וולטאיים
במהלך תהליך הייצור ובהמשך האחסון, ההובלה וההתקנה, הימנעו מהתערבות בלתי תקינה של כוח חיצוני על התאים, ושימו לב גם לטווח הטמפרטורות של סביבת האחסון.
בתהליך הריתוך יש לשמור על חום הסוללה מראש (ריתוך ידני), וטמפרטורת המלחם צריכה לעמוד בדרישות.