Mikropęknięcia już na etapie produkcji

Panel fotowoltaiczny często narażony jest na różnego rodzaju uszkodzenia. Ich wystąpienie może zmniejszyć sprawność modułów. W skrajnych przypadkach uszkodzony panel musi zostać wymieniony na nowy.

Zniszczenia mogą powstać nie tylko podczas eksploatacji sprzętu, ale również w trakcie jego produkcji. Powstałe mikropęknięcia są często niewidoczne gołym okiem. Ich wpływ z czasem może stawać się coraz większy i prowadzić do generowania dużych strat produkcyjnych.

Jak dochodzi do powstawania uszkodzeń?

W celu zgłębienia natury tego problemu naukowcy z Uniwersytetu w Wolverhampton w Wielkiej Brytanii przyjrzeli się bliżej procesowi powstawania pęknięć na powierzchni krzemowych paneli fotowoltaicznych. Z ich obserwacji wynika, że moduły ulegają spękaniu podczas lutowania ogniw, w wyniku wysokiej temperatury procesu. Wrażliwe warstwy panelu pod wpływem panujących warunków produkcyjnych przekraczających często 200°C ulegają zniszczeniu. Z kolei podczas schładzania, metale kurczą się szybciej niż elementy krzemowe, a to dodatkowo może powodować pęknięcia.

Alternatywne rozwiązania

O tworzeniu się spękań podczas wytwarzania paneli fotowoltaicznych wiadomo od dawna. Pomimo wprowadzenia nowych rozwiązań dla zachowania trwałości instalacji PV jest to wciąż poważny problem w przemyśle fotowoltaicznym. Producenci na różne sposoby starają się zminimalizować ryzyko wystąpienia uszkodzeń modułu podczas jego produkcji.

Jedną ze strategii jest zmiana sposobu łączenia ogniw. Materiały takie jak ołów czy srebro są zastępowane innymi, których właściwości nie powodują uszkodzeń w wyniku zwiększonych temperatur.

Nowoczesne technologie mogą być kolejnym sposobem na wyeliminowanie problemu niszczenia modułów podczas produkcji. Niestety takie rozwiązania jak wykorzystywanie heterozłączy oprócz zalet niosą ze sobą dodatkowe ryzyko. Sposób ten może być bezpiecznie stosowany jedynie do temperatury 180 °C.

Najnowsze badania

Naukowcy z Uniwersytetu z Wolverhampton postanowili sprawdzić jak różne warunki łączenia ogniw wpływają na efekt końcowy produkcji. W wyniku badań zostały wyciągnięte następujące wnioski:

  • Pęknięcia powstają na krawędziach IMC i rozchodzą się w kierunku ścinania,
  • Pęknięcia występujące od frontu – srebrna powierzchnia – szybciej rozchodzą się niż pęknięcia występujące z tyłu – miedziana powierzchnia,
  • Im grubsza jest powłoka lutownicza, srebra oraz miedzi, tym temperatura graniczna wystąpienia spękań jest niższa, a uszkodzenia zachodzą szybciej,
  • Im szersze są połączenia pomiędzy elementami modułów, tym temperatura graniczna wystąpienia spękań jest niższa, a uszkodzenia zachodzą szybciej.

Naukowcy z Wielkiej Brytanii mają nadzieję, że ich badania przyczynią się do poprawy efektywności paneli fotowoltaicznych. Nowe rozwiązania mogłyby zmniejszyć ryzyko występowania uszkodzeń, a co za tym idzie również usterek podczas eksploatacji instalacji w przyszłości. Mniejsza ilość spękań mogłaby również zwiększyć sprawność panelu fotowoltaicznego.

Redakcja GLOBEnergia