Основные дефекты солнечных батарей

К наиболее распространенным дефектам можно отнести: точки локального перегрева (hotspot) , микротрещины, сколы, дефекты пайки контактных шин, дефекты коммутационных коробок (junction box), «следы улитки» (snail trails), а также различные визуальные дефекты (мусор под стеклом, отломанные элементы, изменение цвета элементов).

Также возможно расслоение защитной пленки, обрыв или обгорание контактных шин внутри солнечного модуля, дефекты пайки контактных шин, короткое замыкание контактов. К внешним повреждениям также можно отнести дефекты выводных проводов и коннекторов, их оплавление или коррозию. 

К механическим дефектам также можно отнести глубокие царапины на стекле и погнутости алюминиевой рамы. Эти дефекты не влияют на производительность и долговечность, но могут снижать стоимость панелей при перепродаже. 

«Следы улитки» на солнечных элементах — болезнь или симптом?

Солнечные панели известны своей долговечностью, эффективностью и долгосрочной выработкой энергии. Но даже самые качественные панели со временем могут проявлять визуальные дефекты. Одна из наиболее часто встречающихся — и часто неправильно понимаемых — проблем заключается в появлении следов улиток.

Если вы заметили тонкие, сероватые линии на поверхности ваших солнечных панелей, вы не одиноки. Эти следы, часто напоминающие следы слизи улиток, на самом деле не вызваны улитками, но могут указывать на скрытые проблемы, которые могут повлиять на производительность вашей системы.

В этой статье мы подробно рассмотрим следующие вопросы:

• Что такое следы улиток?
• Что является их причиной?
• Влияют ли они на производительность
• Как их предотвратить
• Что делать, если на ваших панелях видны следы, похожие на следы улиток?

Феномен следа улитки — небольшие темные линии или частичное обесцвечивание фотоэлектрических модулей известны как «след улитки». На более раннем этапе идентификации Snail Trail считалось, что он снижает производительность солнечной панели и даже приводит к необратимой деградации модулей. Промышленность рассматривала это как болезнь фотоэлектрических панелей. 

Когда это явление привлекло значительное внимание отрасли, учёные/исследователи стали рассматривать это как потенциальную тему исследования. Они выполнили серию сложных экспериментов, таких как электролюминесцентный (ЭЛ) анализ и инфракрасные (ИК) измерения, проведенные с помощью электролюминесцентной камеры, оптическая и автоэмиссионная сканирующая электронная микроскопия и многое другое. Они сравнили производительность неисправного фотоэлектрического модуля с «нормальными» рабочими фотоэлектрическими модулями. Результаты представили рынку совершенно новую картину. Согласно результатам, «След улитки» был скорее симптомом, чем болезнью.

Происхождение «Следа улитки» на фотоэлектрических модулях связано с наночастицами Ag₂CO₃. Они могут поглощать и рассеивать свет, что приводит к потемнению поверхности модуля. В большинстве случаев микропоры/трещины также приводили к образованию следов улиток. Влага, кислород, диоксид углерода и другие соединения могут получить доступ через трещины и края ячеек или пройти через несвязанные области между слоем инкапсуляции и подложками кремния, чтобы взаимодействовать с серебряной сеткой и окислять ее. Трещины развиваются по самым разным причинам и могут возникнуть в процессе производства, транспортировки и монтажа. Считается, что из-за плохого обращения в ячейках образуется большее количество трещин.

Однако, как энтузиастам солнечной энергии, нам не следует сильно беспокоиться по поводу «Следы улитки». Согласно исследованиям, ежегодное снижение мощности из-за следов улиток составляет примерно 0,56%, что считается нормальным диапазоном снижения мощности. Однако потери из-за трещин могут серьезно повлиять на выход энергии на постоянной основе. 

Причины и последствия наличия «следов улитки» на фотоэлектрических модулях.

Эта проблема изучается с начала 2012 года, и типичный оптический эффект, который проявляется в виде микротрещин в элементах (см. рисунок), заключается в обесцвечивании пасты, используемой для шелкографии фотоэлектрических элементов. Процесс происходит при наличии тепла, УФ-излучения и влажности.

Проведенные исследования показывают, что после нескольких месяцев эксплуатации дефектных модулей на открытом воздухе начинают появляться следы улитки. Обычно через пару месяцев след стабилизируется.

Часто в связи с трещиной возникает явление локализованного шунтирования, которое выделяет тепло и дает возможность небольшому количеству влаги достичь поверхности ячейки.

Не все виды поломок вызывают описанный выше эффект, интенсивность которого зависит как от герметизирующего материала, так и от материала шелкографии. Более того, это зависит также от глубины трещины и, следовательно, от количества энергии, которую она затрагивает, и количества энергии, которая локально преобразуется в тепло.

Учитывая только оптический эффект, он не оказывает существенного влияния на производительность фотоэлектрического модуля, или, скорее, кажущееся пожелтение EVA не снижает вырабатываемую мощность.

С другой стороны, можно подтвердить, что там, где вы видите видимый след улитки, наверняка присутствует ячейка с более или менее значительной трещиной, и эта трещина может быть связана с деградацией  мощности.

Не все трещины вызывают дезактивацию значительной площади ячейки. Электролюминесцентный и IV-тест в любом случае остаются важными для количественной оценки эффективной степени последствий деградации, вызванной разрушением элемента.

🔍 Что вызывает появление следов улиток?

 Следы улиток обычно образуются в результате сочетания нескольких факторов. физические повреждения, химические реакции, и проникновение влагиВот наиболее распространенные причины:

1. Микротрещины в солнечных батареях. В процессе производства, транспортировки или установки в кремниевых ячейках могут возникать мельчайшие, часто незаметные трещины. Эти микротрещины нарушают электрический ток и позволяют влага и кислородпроникать сквозь слои панели, инициируя химические реакции.

2. Коррозия серебряной пасты. Проводящая серебряная паста, используемая в солнечных батареях, может вступать в реакцию с влагаа также другие факторы окружающей среды. Эта реакция приводит к образованию оксид серебра или карбонат серебракоторый появляется как обесцвеченные линиина поверхности панели.

3. Плохая инкапсуляция. Если ламинирование или герметизацияЕсли панель установлена ​​неправильно, это приводит к проникновению влаги.
Со временем это приводит к следующему: электрохимическая деградация— вносит существенный вклад в формирование следов улиток.

4. Экологический стресс. Высокий влажность, колебания температуры, и кислотное загрязнение воздухаможет ускорить разложение и увеличить вероятность образования следов, оставленных улитками.

⚡ Влияют ли следы улиток на производительность солнечных панелей?

Это один из самых часто задаваемых вопросов, и ответ на него таков: это зависит. Слабые следы улитоккоторые обычно носят исключительно поверхностный характер. не оказывают существенного влияния на эффективность. Однако, если эти следы являются симптомами микротрещины, коррозия или расслоение. Последствия:

• Сниженная производительность
• Повышенное сопротивление
• Горячие точки
• Проблемы долгосрочной надежности

👉 По сути, следы улиток могут быть предупреждающий знак деградации — и это нельзя игнорировать.

🧪 Как обнаружить следы улиток и выявить скрытые проблемы 

Хотя следы улиток видны невооруженным глазом, их Для оценки реального воздействия требуется более глубокий анализ.:

1. Визуальный осмотр. Обратите внимание на серые или коричневые линии, особенно по краям или на шинах.
2. Инфракрасная (ИК) термография. Может обнаруживать горячие точки, вызванные микротрещинами или внутренним сопротивлением.
3. Электролюминесцентное (ЭЛ) тестирование. Обнаруживает трещины и неактивные участки в cолнечной панели.
4. Мониторинг производительности. Снижение выходной мощности панели может указывать на внутреннюю деградацию.
    Регулярное техническое обслуживание и мониторинг помогут выявить проблемы на ранней стадии и принять меры по их устранению.

🛡️ Как предотвратить появление следов улиток

Хотя предотвратить все следы улиток невозможно, существует несколько способов  минимизировать риск, особенно на этапах закупки, установки и технического обслуживания.

✅ 1. Выбирайте высококачественные панели. Покупайте модули авторитетного производителя со строгим контролем качества. Ищите панели с проверенными материалами для инкапсуляциии и коррозионностойкий дизайн.

✅ 2. Правильно обращайтесь с панелями. Во время транспортировки и установки избегайте падения, сгибания или наступания на панели.
Микротрещины часто образуются при неправильном обращении.

✅ 3. Обеспечьте профессиональную установку.  Работайте с сертифицированными установщиками, которые понимают суть дела. Рекомендации по монтажу, заземлению и подключению проводов.. Правильный момент затяжки, выравнивание и герметизация снижают нагрузку на панели.

✅ 4. Обеспечьте надлежащий дренаж и вентиляцию. Убедитесь, что ваша установка позволяет сток влагии расход воздухавокруг панелей.
Избегайте размещения панелей в местах, подверженных воздействию стоячая вода или сильный конденсат.

✅ 5. Регулярные проверки и уборка. Тщательно очистите  панели, используя мягкие щетки и мягкие моющие средства. Проводите ежегодные проверки для выявления ранних признаков деградации.

Подводя итоги, можно сказать:

• Следы улиток на фотоэлектрических модулях соответствуют сломанным элементам;
• Это влияет на мощность фотоэлектрического модуля;
• Трещины ячеек под этими дорожками могут привести к снижению мощности;
• Следы улиток образуются в первые месяцы пребывания на открытом воздухе и в дальнейшем остаются постоянными;

В заключение можно сказать, что «след улитки» — это всего лишь свидетельство трещины ячейки, но количественно оценить степень влияния на производительность модуля невозможно. Настоящим врагом, виновным в ухудшении мощности, на самом деле являются сломанные элементы, которые изолируют области ячеек, что может привести к потерям до 30-40% от теоретической выработки мощности системы.