Врагове на фотоволтаиците - ефект LID

Какво е LID? 

Това явление представлява загуба на мощност, следователно на ефикасност, която възниква при силициевите модули. Понижението се наблюдава от първите месеци на излагане на слънчева радиация и до ден днешен не е открито как да се избегне появата му изцяло. Тази деградация може да предизвика загуби до 10% от първоначалната му мощност. 

Защо възниква? 

Възниква основно заради реакцията на бора с други химични елементи, които присъстват в клетката, като кислорода, желязото или медта. 

Бихме могли да помислим, че като премахнем или намалим бора от клетките, този проблем ще се разреши, но това ще предизвика намаляване на ефикасността на модула. Следователно, при производството на фотоволтаичната клетка трябва по оптимален начин да се уравновеси количество бор, тъй като е незаменимо легиращо вещество за силиция, нужно за генерирането на електричество. Действието по „легиране на клетка“ с бор се състои в обогатяване на силиция с този елемент, което предоставя възможност за пренос на електрони. 

Ако се фокусираме върху това как го засяга кислорода, например, можем да видим, че реагира, като образува стабилна структура, наречена „бор-кислородно съединение“. При влизането в това съединение, борът губи нужното пространство, за да позволи потока на електрони вътре в клетката (наречена „дупка“), което се изразява в намаляване на КПД. 

Следователно, отражението от това въздействие ще зависи от качеството на суровината, използвана за силициевите пластини. 

Въпреки че е постигнат голям напредък в този смисъл, ефектът LID продължава да бъде приоритет, когато става въпрос за разработването на модулите. Фотоволтаичната индустрия продължава да изследва това явление и да полага огромни усилия, за да отстрани или ограничи дефектите, предизвикани от LID. 

Как се открива LID? 

Това не е проблем, който можем да установим на пръв поглед. Първият симптом на явлението LID, на който трябва да обърнем внимание, е намаленото КПД на панелите. При откриване на промяна в производството, трябва да използваме специални електролуминисцентни устройства, за да измерим щетата. 

Електролуминесценцията представлява „рентген за модула“, който прави видими дефекти, които не се откриват при визуалната инспекция. През този процес в модула се отдава максималния ток (Isc), при което се излъчва радиация при честота, която е видима само със специални филтри и камери. При измерванията, които правим, ще можем да открием бели, сиви и черни зони, което показва причинената щета. Зоните с по-тъмни цветове нямат електрическа дейност и следователно те понижават КПД на панела. 

Как се избягват ефектите LID? 

След години за развойна и изследователска дейност, насочена към избягване на появата на това явление, някои производители са успели да намалят загубите LID до по-малко от 2%. Всичко това чрез техники като: 

• Прилагане на високи температури. 
• Отдаване на висок ток. 
• Прилагане на напреднали лазерни или LED технологии. 

Друга техника, която получава големи резултати, е премахването на кислорода от клетката.  Неудобството е, че понастоящем необходимата технология за реализирането на това изисква изключително високи разходи, което се изразява в неконкурентни цени. Решение, прието от някои производители, е замяната на бор с галий. 

Всички модули еднакво или засяга? 

Въпреки че този ефект е нещо, което възниква във всички модули, той засяга най-вече монокристалните тип „p-type“. Това се дължи на факта, че по време на производствения процес кислородът не може да бъде отстранен напълно. 

Мярка, която предотвратява почти напълно появата на LID, е използването на клетки „n-type“. Архитектурата на тези клетки прави невъзможно съединяването на бор и кислород в широкия слой на клетката (bulk layer).

Това се случва, защото клетките n-type се произвеждат практически „наобратно“ в сравнение с клетките p-type. Големият централен слой не е легиран с бор, а с фосфор. Тъй като няма бор в широкия слой на клетката (bulk layer), не могат да се образуват съединенията бор-кислород. 

Заключение 

За да се избегне LID ефектът, е важно внимателно да се изберат материалите и оттам производителите им, тъй като голяма част от отговорността пада върху тях. Обработката на пластините трябва да се оптимизира, за да се ограничи явлението, включително, при нужда, допълнителни стъпки в производствената верига, за да може по този начин да се подобри устойчивостта на материала. 

От основно значение е да се имат предвид всички тези променливи, тъй като от тях ще зависи животът на нашата инсталация и нейното КПД през този период. Така ще можем да избегнем или да намалим появата на „враговете на фотоволтаиците“.