Inamicii tehnologiei fotovoltaice - Efectul LID

Ce este LID? 

Acest fenomen constă într-o pierdere de putere și, prin urmare, de eficiență, care apare la modulele de siliciu. Pierderea se creează în primele luni de expunere la iradierea solară și până în prezent nu s-a descoperit nicio modalitate de a preveni complet apariția acesteia. Această degradare poate ajunge să provoace pierderi de până la 10% din puterea inițială.

De ce se produce? 

Se produce în principal din cauza reacției borului cu alte elemente chimice prezente în celulă, cum ar fi oxigenul, fierul sau cuprul. 

Am putea crede că eliminarea sau reducerea borului din celule ar rezolva problema, dar acest lucru ar provoca o reducere a eficienței modulului. Prin urmare, în momentul fabricării celulei fotovoltaice, cantitatea de bor trebuie echilibrată optim, deoarece este un dopant al siliciului indispensabil pentru generarea de energie electrică. Acțiunea de „dopare a unei celule” cu bor constă în îmbogățirea siliciului cu acest element, ceea ce îi conferă capacitatea de a transporta electroni. 

Dacă ne concentrăm asupra modului în care oxigenul îl afectează, de exemplu, putem vedea că reacționează formând o structură stabilă pe care o numim „complex bor-oxigen”. Când are loc această unire, borul pierde spațiul necesar pentru a permite fluxul de electroni în interiorul celulei (numit „gol”), ceea ce duce la o scădere a performanței. 

Prin urmare, incidența acestui efect va fi determinată de calitatea materiei prime pe care o are napolitana de siliciu. 

Deși s-au făcut progrese mari în acest sens, efectul LID continuă să fie o prioritate de abordat în dezvoltarea modulelor. Industria fotovoltaică continuă să investigheze acest fenomen și să facă eforturi mari pentru a elimina sau a limita defectele cauzate de LID.

Cum este detectat efectul LeLID? 

Nu este o problemă pe care să o putem detecta cu ochiul liber. Primul simptom al fenomenului LID la care trebuie să fim atenți este o scădere a performanței panourilor. Dacă detectăm vreo schimbare în producție, ar trebui să utilizăm echipamente specializate cu electroluminiscență pentru a măsura daunele. 

Electroluminiscența este o „radiografie a modulului” care face vizibile defecte care scapă inspecției vizuale. În timpul acestui proces, curentul maxim (Isc) este injectat în modul, determinându-l să emită radiații la o frecvență vizibilă doar cu filtre și camere speciale. În măsurătorile pe care le facem, vom putea vedea zone albe, gri și negre care indică daunele suferite. Zonele în culori mai închise vor fi cele care nu au activitate electrică și deci care vor scădea performanța panoului. 

Cum să evitați efectele LID?

După ani întregi de dezvoltare și cercetare pentru a preveni apariția acestui fenomen, unii producători au reușit să reducă pierderile asociate efectului LID la mai puțin de 2%. Totul prin tehnici precum: 

• aplicarea de temperaturi ridicate; 
• injectarea de curenți mari; 
• aplicarea de tehnologii avansate cu laser sau LED. 

O altă tehnică ce înregistrează rezultate deosebite este eliminarea oxigenului din interiorul celulei.  Dezavantajul este că în prezent tehnologia necesară pentru realizarea acesteia presupune costuri extrem de mari, ceea ce se traduce prin prețuri necompetitive. O soluție adaptată de unii producători este înlocuirea borului cu galiu. 

Se produce în mod egal la toate modulele? 

Deși acest efect apare la toate modulele, el afectează în special modulele monocristaline de tip „p-type”. Acest lucru se datorează faptului că, în timpul procesului de fabricație, oxigenul nu poate fi eliminat complet. 

O măsură care previne aproape complet apariția LID este utilizarea celulelor „n-type”. Arhitectura acestor celule face imposibilă combinarea borului și a oxigenului în stratul masiv al celulei (bulk layer). 

Acest lucru se întâmplă deoarece celulele n-type sunt fabricate practic „în sens invers” față de celula p-type. Stratul central mare nu este dopat cu bor, ci cu fosfor. Deoarece nu există bor în stratul masiv (bulk layer) al celulei , nu se pot forma complexe bor-oxigen. 

Concluzie 

Pentru a evita efectul LID, este important să alegeți cu grijă materialele și, prin urmare, producătorii acestora, deoarece o mare parte din responsabilitate le revine acestora. Tratamentele napolitanelor trebuie optimizate pentru a reduce fenomenul, incluzând, dacă este necesar, mai mulți pași pe parcursul lanțului de producție pentru a îmbunătăți astfel rezistența materialului. 

Este esențial să ținem cont de toate aceste variabile, deoarece durata de viață a instalației noastre și performanța sa pe tot parcursul acesteia vor depinde de ele. La fel, putem evita sau atenua apariția „inamicilor tehnologiei fotovoltaice”.