por que o teste EL do módulo solar é importante?

1. o que é teste de eletroluminescência(el)?
quando a corrente passa através das células solares fotovoltaicas, ocorre emissão de luz. esse fenômeno é chamado de eletroluminescência(el). teste de módulos usando esse fenômeno pode detectar defeitos ocultos na estrutura das células fotovoltaicas. esse método torna o distribuição atual visível no módulo solar fotovoltaico e ajuda a detectar defeitos.

com a ajuda de um teste EL,, um fabricante fotovoltaico pode avaliar a qualidade estrutural das células fotovoltaicas ou quaisquer outros defeitos gerados durante o manuseio.

defeitos que podem ser encontrados na EL são os seguintes:

• microfissuras
• rachaduras celulares
• defeitos de solda
• defeitos de pid
• falha de diodo
• célula morta
• arranhões na folha traseira
• defeitos de wafer

2. defeitos e impacto de defeitos em um módulo identificado pela imagem EL
uma breve descrição sobre importantes defeitos de EL que podem levar a falhas de desempenho é fornecida abaixo

a) microfissuras
microfissuras podem criar uma separação elétrica, resultando em parte da célula inativa. determinar a perda de energia causada por microtrincas é difícil. pode ter variação para nenhum efeito. microfissuras em pastilhas de silício são rachaduras minúsculas que aparecem como resultado de danos durante a fabricação, transporte, instalação, ou operação.

como prevenir microfissuras
para evitar microfissuras solares, três áreas devem ser abordadas, a saber, fabricação, transporte, e meio ambiente. Um fabricante de painéis solares deve reconhecer essa área preventiva.

o fornecedor deve ter o seguinte:

• uma cadeia de suprimentos bem definida
• um procedimento de teste que garante que cada módulo receba testes EL
• uma forte reputação

como ocorrem as microfissuras
uma das principais causas de microfissuras são defeitos de fabricação., no entanto,, também existem algumas causas ambientais naturais que causam microtrincas,, como:

• ciclagem térmica (variação de temperatura entre a noite e o dia)
• umidade e congelamento
• cargas de pressão cíclicas (ou dinâmicas) e carga de vento
• forte nevasca
• saudação

microtrincas também podem ocorrer durante a instalação, devido a vários motivos, como:

• pisando em módulos ou descansando outros equipamentos em módulos
• batendo ou derrubando módulos à medida que são levantados no telhado
• instalação em uma superfície não plana, que pode causar torção da estrutura de montagem e sobrecarregar o módulo

figura 1: módulo de amostra com várias microfissuras

b) o que são rachaduras celulares?
rachaduras nas células causam isolamento da região das células. as rachaduras nas células parecem ser mais graves, pois a corrente não passa por essa área, e podem causar pontos quentes ou dissipações térmicas. quando a corrente passa por elas hotspots, aquece o painel fotovoltaico e começa a danificar o painel., portanto, é necessário identificar esses hotspots antes que eles danifiquem completamente o painel.

figura 2: módulo de amostra com rachadura de célula

c) defeitos de solda
quando a temperatura durante o processo de soldagem não é alta o suficiente, ocorre a soldagem a frio. a soldagem a frio interfere na conexão entre a fita da célula e a guia da célula, impedindo que a eletricidade flua e resultando em uma perda de energia produção.

devido à sua importância,, os fabricantes de módulos solares frequentemente realizam testes EL duas vezes durante o processo de fabricação.

se não for controlado, a solda fria pode se transformar em pontos quentes, diminuindo a potência do módulo e causando risco de incêndio.

figura 3: módulo de amostra com defeitos de solda

d) falha do diodo de bypass
quando um diodo de bypass falha durante o funcionamento de um módulo, uma das três cadeias de células é normalmente desligada. o resultado é uma redução de um terço na saída. dentro da curva de rendimento de uma cadeia, com boas condições de radiação, uma queda no rendimento desta magnitude e em numerosos módulos é freqüentemente encontrada. a interface essencial para conduzir eletricidade para o exterior é uma caixa de junção na parte traseira de um painel solar.

figura 4: módulo de amostra com falha de diodo

os diodos de bypass dentro do gabinete da caixa de junção podem entrar em curto-circuito e queimar se água ou poeira penetrar no gabinete.

um diodo ou conector de bypass queimado pode fazer com que o painel se torne um circuito aberto, impedindo que a energia seja transferida. a falha do diodo de bypass pode ser detectada com a ajuda de EL. esses módulos devem ser substituídos imediatamente para evitar junção -queima de caixa ou perda de rendimento de energia na planta.

e) degradação potencial induzida (pid)
os painéis solares são normalmente conectados em longas séries para gerar uma alta tensão do sistema,, muitas vezes superior a 1000 V,, que é usada para alimentar inversores solares.

figura 5: módulo de exemplo com pid

a grande diferença de tensão entre os quadros aterrados e as células solares pode ser muito grande para as células solares de baixa qualidade gerenciarem, fazendo com que elas falhem. esses defeitos podem ser identificados com a ajuda de imagens EL.

f) células mortas
células mortas ocorrem quando uma célula em particular para de conduzir corrente. células mortas podem ser causadas devido ao estresse mecânico, que pode ter causado anteriormente uma rachadura na célula naquela área.

figura 6: módulo de amostra com célula morta

3. quando um módulo deve ser inspecionado para el?
agora, quando alguém está ciente dos defeitos, é importante saber quando um módulo deve ser inspecionado para el.

a) durante a produção, para verificar a qualidade das células e do módulo, e substituir sempre que necessário

por que isso é importante?

• isso ajudará os fabricantes a identificar defeitos no primeiro estágio e evitar perdas futuras devido à rejeição de lotes ou reclamações de garantia.
• benefícios para o fabricante: evitar a rejeição do fornecimento do lote

b) inspeção de terceiros por EL portátil antes do envio.
isso impedirá o envio de módulos de má qualidade e rejeitará os lotes antes de chegar ao campo.

por que isso é importante?

• isso dará confiança aos proprietários dos ativos de que os módulos fornecidos são de boa qualidade e problemas futuros de substituição do módulo devido a defeitos de fabricação podem ser evitados.
• benefícios para os proprietários de ativos: evitar a rejeição de lotes ou módulos

c) teste EL de pré-instalação:
para verificar danos de transporte e transporte. como sabemos, o transporte em estradas indianas pode ser uma verdadeira montanha-russa. pois os módulos solares são feitos de células que têm até 100-500µm, se os módulos não forem manuseados adequadamente durante o transporte ou os módulos não são transportados adequadamente isso pode causar microfissuras ou rachaduras. também é possível que o caminhão de transporte possa sofrer um acidente no meio de transporte, nesta condição há um alto risco de módulos quebrados e danificados.

por que isso é importante?

• para reclamar o seguro de transporte e substituir os módulos danificados.

d) após a instalação do teste EL:
o manuseio no local pode causar falhas no módulo durante a instalação. se os módulos não forem manuseados adequadamente durante a fixação ou transporte dentro dos locais, isso pode causar microfissuras ou danos na estrutura do módulo. os módulos também podem cair acidentalmente durante o movimento dentro do local . estes podem causar trincas ou microfissuras ou até mesmo quebra de módulos. esses defeitos podem ser identificados a partir de el.

por que isso é importante?

• epc contratante pode ser responsabilizado pelos danos e os módulos podem ser substituídos

e) para reivindicar seguro contra calamidades naturais como tempestades de granizo, ciclones, chuvas fortes, inundações etc. a despesa do teste de campo EL é coberta pelo seguro, e permite que você se proteja contra perdas futuras como resultado desta incidência. enquanto você espera que a perda de energia ou pontos quentes causados por microtrincas nos módulos ocorram, ou os módulos microtrincados serão substituídos ou o dinheiro será mantido em custódia.

o mais crucial, sem dados de teste EL, seria impossível reivindicar módulos fotovoltaicos micro rachados mais tarde, quando a perda de energia ou hot patches se tornarem aparentes. a janela de oportunidade para proprietários de ativos que esperam alguns anos após o incidente ocorreu fechamentos: as apólices de seguro especificam um prazo específico para relatar danos causados por eventos de força maior.

f) antes de comprar um ativo, antes de assinar um contrato de O&M, e para credores antes do desembolso

• antes de comprar um ativo, conhecer o desempenho da planta é importante. um EL pode ajudar a identificar os defeitos e proteger os novos proprietários de possíveis perdas de receita.
• um empreiteiro de O&M sempre pode mitigar os riscos conhecendo a saúde da planta e do módulo e licitando um PR adequadamente, para que a perda de desempenho LD, devido a um fator fora do seu controle, seja evitada.
• para os credores, é importante conhecer a saúde do módulo antes de investir., portanto, uma imagem EL do módulo pode prever a qualidade atual dos módulos no local.

4. impacto dos defeitos se não forem detectados?
sabe-se que a potência do painel solar diminui com o aumento da temperatura. a rachadura em um módulo causou dissipação de energia na área da célula inativa, pois limita a passagem de corrente pela área inativa causando assim maior temperatura na área inativa, a área impactada. no clima indiano onde a temperatura do módulo varia de 35 graus a 45 graus Celsius em média, uma temperatura mais alta em uma área inativa causará ainda mais uma redução na saída.

considere o seguinte cenário possível de uma usina de 100 MW com 350 wp com 285714 painéis em campo.

• cenário A: a degradação do painel de 5% é 1.18% em vez de 0.7% devido à área inativa nas células (célula morta)
• cenário B: a degradação do painel de 10% é 0.9% em vez de 0.7% devido a rachaduras ou área inativa devido a defeitos de solda.
• cenário C: 10% dos painéis são afetados com PID com aproximadamente 5% de degradação em vez de 0.7%
• no cenário acima, uma usina de 100 MW produzirá apenas 99.51 MW se poucos defeitos de EL forem deixados despercebidos.
• haveria uma perda de 8.48 lakhs de perda de unidades em um ano, o que pode custar cerca de rs 40 lakhs de perda por ano.
• se os defeitos acima forem detectados,, pode-se reivindicar a garantia, com base nos defeitos, e considerar os defeitos no cálculo do rendimento de energia para minimizar a perda da garantia PR.
• se os defeitos não forem identificados, isso pode causar mais danos aos painéis e a perda pode aumentar a cada ano.

5. Conclusão
neste artigo, os tipos de defeitos em um módulo solar , o requisito do teste EL, e o impacto do teste EL se não for feito foram discutidos. foi descrito que rachaduras, microfissuras, células mortas podem causar pontos quentes em um módulo que pode degradar ainda mais o módulo e pode restringir o envelhecimento prematuro de plantas solares. este artigo descreveu qual é o ganho potencial de realizar um teste EL em diferentes estágios do ciclo de vida do módulo e uma breve descrição com todas as perspectivas foi dada . o impacto na perda de energia devido a falha de EL não detectada foi discutido.