隠れた亀裂、ホットスポット、および PID 効果は、太陽電池モジュールの性能に影響を与える 3 つの重要な要素であり、最近注目を集めています。 今回は隠れクラックについて解説します。
「隠れクラック」とは何ですか？
亀裂はバッテリーセルの欠陥です。
結晶構造の固有の特性により、結晶シリコン電池セルは非常に亀裂が発生しやすくなります。 結晶シリコンモジュールの製造プロセスは長く、多くのリンクがバッテリーチップに隠れた亀裂を引き起こす可能性があります（西安交通大学の楊紅氏によると、バッテリーの製造段階だけでも約200の理由があるそうです）。 隠れた亀裂が発生する本質的な理由は、シリコン ウェーハに発生する機械的応力または熱応力として要約できます。
近年、結晶シリコン部品メーカーはコスト削減のために結晶シリコン電池セルの薄型化を目指して開発を進めており、その結果、電池セルの機械的損傷を防ぐ能力が低下しています。 3 つのコンポーネントからなる EL 検出器は隠れた亀裂問題を効果的に検出できるため、コストの削減に役立ちます。
2011年、ドイツのISFHは研究結果を発表しました。バッテリーセルの隠れた亀裂の形状に応じて、樹形亀裂、包括的な亀裂、斜め亀裂、主格子線に平行な亀裂、垂直亀裂の5つのカテゴリに分類できます。 グリッドラインまでの亀裂、バッテリーセル全体に広がる亀裂。
図 2: 結晶シリコンのセル構造
結晶シリコン電池の構造によれば、上図に示すように、電池セルによって生成される電流は、「表面の主格子線と主格子線に垂直な細い格子線」の収集と出力に依存します。 隠れた亀裂により微細グリッド線が破損すると、微細グリッド線は収集した電流を主グリッド線に輸送できなくなり、バッテリーセルの部分的または完全な故障を引き起こす可能性があります。
上記の理由に基づいて、主グリッド線に平行な隠れた亀裂 (クラス 4) がバッテリーセルの機能に最も大きな影響を与えます。 研究結果によると、故障片の 50% はメインゲート線に平行な隠れた亀裂から発生しています。
45°傾斜亀裂（タイプ 3）の効率損失は、主グリッド線に平行な損失の 1/4 です。
主格子線に垂直な亀裂（タイプ5）は、細い格子線にはほとんど影響を与えないため、バッテリーセルの破損領域はほぼゼロになります。
結晶シリコン電池の表面には格子線があるのに比べ、薄膜電池は表面全体が透明な導電膜で覆われているため、薄膜部品に隠れた亀裂が生じない理由の1つでもあります。
研究結果によると、コンポーネント内の単一バッテリーセルの故障面積が 8% 以内の場合、コンポーネントの電力にはほとんど影響がなく、コンポーネント内の斜めのストライプの 2/3 は電力に影響を与えないことが示されています。 コンポーネントの安定性。 したがって、コンポーネント内のバッテリーセルに隠れた亀裂が発生すると、効率の低下が発生する可能性がありますが、隠れた亀裂の「色の変化」について話す必要はありません。
3.「隠れた亀裂」を検出する手段
EL (エレクトロルミネッセンス) は、隠れた亀裂を検出するための簡単かつ効果的な方法です。 検出原理は以下の通りです。
バッテリーセルのコア部分は半導体 PN 接合であり、光、電圧、温度などの他の励起条件がなければ内部で動的平衡状態にあります。 電子と正孔の数は比較的安定しています。
電圧が印加されると、半導体の内部電場が弱まり、N領域の電子がP領域に向かって押し出され、P領域の正孔（P領域の正孔とも解釈できます）と再結合します。 N 領域に向かって押し出され、N 領域内の電子と再結合します)。 再結合後、光の形で放射され、エレクトロルミネッセンスが発生します。
結晶シリコン電池は、順バイアス電圧を印加すると、肉眼では観察できない赤外線帯域に属する波長約1100nmの光を発します。 したがって、EL テストでは、CCD カメラを使用してこれらの光子の捕捉を補助し、コンピューター処理後に画像の形式で表示する必要があります。 3 つのコンポーネントからなる EL 検出器は隠れた亀裂問題を効果的に検出できるため、コストの削減に役立ちます。
結晶シリコンモジュールに電圧を印加した後、より多くの電子と正孔が励起されて再結合し、より多くの光子が放出され、測定されるEL画像はより明るくなります。 一部の領域の EL 画像が比較的暗い場合、その領域 (図 3 の電池の中央など) で生成される電子と正孔が少なく、その領域に欠陥 (再結合中心) が存在することを示しています。 ; 一部の領域が完全に暗い場合は、電子と正孔の再結合 (図 3 と図 4 の赤い線でマーク) が存在しないか、放出される光が他の障害物 (図 3 と図 4 のメイン ゲート ラインで) によって妨げられていることを意味します。 4) 信号が検出できません。
