Niewielkie pęknięcia bez wpływu na wydajność ogniwa fotowoltaicznego
Wyniki badań naukowców z New York University pokazują, że niewielkie pęknięcia ogniw krzemowych nie mają znaczącego wpływu na końcową wydajność modułu fotowoltaicznego. Gdy wielkość pęknięć waha się w przedziale 1–7 proc., straty mocy uszkodzonych próbek ogniw są niewielkie.
Badacze zauważyli, że istnieje luka w wiedzy na temat wpływu powstawania mikropęknięć w ogniwach fotowoltaicznych na rzeczywiste straty w procesie produkcji energii elektrycznej. W ramach swoich prac zbadali wpływ pęknięć oraz innych defektów powstałych w fazie produkcji/transportu modułów fotowoltaicznych na straty mocy wyjściowej i powstawanie tzw. hot-spotów.
Do testów wykorzystano 10 ogniw krzemowych (producenta nie podano) o mocy 4,72 W, napięciu jałowym 0,61 V oraz gęstości prądu zwarciowego na poziomie 28,8 mA/cm2. Ogniwa były poddawane oświetleniu słonecznemu przy zmiennym napromieniowaniu w zakresie 100–1000 W/m2, a ich temperatura była utrzymywana na stałym poziomie 25 st. C.
Cieńsze ogniwa łatwiej uszkodzić
Jednym z pierwszych wniosków, do jakich doszli naukowcy, jest to, że prawdopodobieństwo powstawania pęknięć w ogniwie zwiększa się wraz ze zmniejszaniem się jego grubości. Mniejsza grubość ułatwia bowiem powstawanie dodatkowych naprężeń mechanicznych w ogniwach po ich zmontowaniu w pełnowymiarowy moduł fotowoltaiczny.
.gif)
Dodatkowo badacze zaważyli, że gdy skala pęknięć wynosi 1–7 proc., straty mocy w przypadku uszkodzonych próbek ogniw słonecznych są nieznaczne i można uznać je za równoważne z ogniwami bez pęknięć. Nie znaleziono gorących punktów, gdy ogniwo charakteryzowało się minimalnymi – poniżej 7 proc. – pęknięciami.
Wyniki badań pokazały, że do rozwoju tzw. hot-spotów może dochodzić, jeśli obszar objęty pęknięciami będzie większy – zdaniem naukowców mowa o przedziale 11–34 proc.
Do badania wykorzystano system obrazowania elektroluminescencyjnego (EL), który pozwolił łatwo zlokalizować ewentualnie powstałe defekty.
Większe uszkodzenia drastycznie obniżają efektywność
Oprócz stwierdzenia, że mniejsze uszkodzenia nie mają znaczącego wpływu na końcową efektywność pracy modułu, badacze podkreślili, że większe pęknięcia mogą już doprowadzić do drastycznego spadku mocy wyjściowej, który może wynosić nawet 60 proc. Wraz z poszerzaniem się obszaru pęknięć wzrastała także punktowa temperatura pracy ogniwa, która pogarszała efektywność jego działania.
Wyniki badań zostały omówione w artykule “Rapid testing on the effect of cracks on solar cells output power performance and thermal operation”.
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
