Pourquoi le test EL peut révéler des micro-fissures cachées dans les cellules solaires

Introduction du produit

Test EL et test IV dans la fabrication de modules solaires

Dans une ligne de production de panneaux solaires, deux étapes d'inspection sont particulièrement importantes : test EL et test IV. Le test IV est normalement utilisé comme inspection finale des performances. Il confirme si le module PV fini répond à la puissance de sortie requise avant expédition.

Cependant, le test IV mesure les performances électriques de l'ensemble du module. Il ne peut pas localiser avec précision les défauts dans une seule cellule solaire, tels que les micro-fissures cachées, les doigts cassés, les mauvaises soudures ou la contamination locale. C'est là que l'imagerie EL devient très utile. Le test EL rend visibles les problèmes internes invisibles, aidant les équipes de production à identifier les défauts avant que le module n'atteigne le client.

Le test EL est principalement utilisé pour l' analyse qualitative de localisation des cellules à l'intérieur d'un module PV. Il peut aider à détecter les micro-fissures, les cellules cassées, les lignes de grille interrompues, les soudures faibles, les dessoudages, la contamination par la saleté, un frittage médiocre et une efficacité inégale des cellules.

Paramètres techniques

Logique technique de base de l'imagerie EL

Le principe de fonctionnement du test EL est étroitement lié au principe de fonctionnement d'une cellule solaire. Une cellule solaire en silicium cristallin est principalement fabriquée à partir de matériaux semi-conducteurs de type P et de type N. Lorsque les régions de type P et de type N forment une jonction PN, un champ électrique intégré est généré à l'interface de contact.

Sous la lumière du soleil, l'énergie des photons excite les paires électron-trou. Les électrons sont entraînés vers la région N, tandis que les trous sont entraînés vers la région P. Cette séparation de charges crée un courant, ce qui est le principe de base de la production d'énergie d'une cellule solaire.

Mais que se passe-t-il si nous inversons ce processus ?

Lors du test EL, les sondes du testeur entrent en contact avec les barres omnibus positives et négatives du module photovoltaïque. Ensuite, une tension externe est appliquée au module. Cette tension est conduite à travers les barres omnibus, transférée aux rubans, puis délivrée aux électrodes d'argent sur la surface de la cellule. De là, le courant entre dans les régions semi-conductrices de type P et de type N à l'intérieur de la cellule.

Lorsque les électrons et les trous se déplacent de manière directionnelle, ils forment une boucle de courant. Lorsque ces porteurs entrent dans la zone de jonction PN, également appelée région de déplétion, recombinaison radiative se produit. Pendant la recombinaison, les électrons passent d'un niveau d'énergie supérieur à un niveau d'énergie inférieur et libèrent l'excès d'énergie. Cette énergie est émise sous forme de photons, produisant une lumière proche infrarouge avec une longueur d'onde d'environ 1100-1200 nm.

Une caméra EL professionnelle capture cette lumière proche infrarouge et génère l'image EL.

Il convient de noter que les électrons et les trous sont tous deux des porteurs. Leur mouvement directionnel peut être simplement compris comme un flux de courant.

Une petite note : le principe de fonctionnement du test EL est similaire au principe de fonctionnement d'une lampe LED. Par conséquent, lorsque le terme recombinaison radiative apparaît, cela ne signifie pas que les modules solaires génèrent des radiations nocives.

Avantages techniques

Pourquoi les défauts deviennent visibles dans les images EL

En imagerie EL, tout défaut affectant la transmission du courant, ou plus précisément la transmission des porteurs, peut devenir visible. Si les électrons ou les trous ne peuvent pas traverser une certaine zone en douceur, la recombinaison radiative s'affaiblira ou s'arrêtera dans cette zone. Par conséquent, moins de photons sont émis, et la zone apparaît plus sombre dans l'image EL.

• Micro-fissures : Une fissure cachée fait référence à une minuscule fissure à l'intérieur de la cellule solaire qui est difficile à voir à l'œil nu. Bien qu'elle puisse sembler invisible de l'extérieur, pour les porteurs tels que les électrons et les trous, la fissure est comme une barrière. La transmission des porteurs est bloquée à cet endroit, donc la recombinaison radiative ne se produit pas normalement. Sans émission de photons, la fissure apparaît comme une ligne noire dans l'image EL.

• Soudure faible : La soudure faible apparaît généralement comme des taches sombres locales ou des lignes sombres dans les images EL. Ces défauts sont souvent distribués le long de la direction des lignes de grille et peuvent apparaître comme des lignes noires irrégulières et discontinues ou des zones sombres en pointillés. La raison principale est que le ruban et la ligne de grille ne forment pas une connexion métallique efficace. Cela augmente considérablement la résistance de contact. La transmission du courant est bloquée dans la zone de soudure faible, donc les porteurs ne peuvent pas traverser efficacement cette position pour entrer dans la cellule. L'intensité lumineuse est réduite, formant une zone sombre claire par rapport aux cellules normales adjacentes.

• Doigts cassés : Les doigts cassés se produisent lorsque les fines lignes de grille avant de la cellule solaire sont interrompues ou séparées de la surface de la cellule. Le courant injecté depuis la barre omnibus ne peut pas atteindre la zone de grille fine déconnectée, ou le courant sur le doigt ne peut pas entrer dans la jonction PN à l'intérieur de la cellule. Dans cette zone, la densité de courant de la jonction PN devient très faible ou même nulle, ce qui entraîne une émission faible ou nulle. Cela forme une anomalie typique de doigt cassé dans les images EL.

Application produit

Rôle du test EL dans le contrôle qualité des modules solaires

Le test EL est largement utilisé dans la fabrication de modules solaires car il donne aux ingénieurs de production un moyen direct d'inspecter les défauts au niveau des cellules. Il est particulièrement important après les processus mécaniques ou thermiques clés, où les cellules peuvent être soumises à des contraintes ou endommagées.

Les points d'application courants incluent :

• Inspection des cellules entrantes : Pour vérifier si les cellules solaires présentent déjà des fissures, des différences de couleur, des lignes de grille cassées ou une efficacité inégale avant l'assemblage du module.

• Après le câblage : Pour identifier les fissures, les soudures faibles, le décalage des rubans ou l'interruption des doigts de connexion causés lors de l'opération de la machine à souder les rubans.

• Après le lay-up et le busage : Pour confirmer que les chaînes sont correctement connectées et que des défauts de soudure n'apparaissent pas avant la stratification.

• Après la stratification : Pour vérifier si la pression thermique a provoqué de nouvelles fissures ou élargi des défauts existants.

• Inspection finale du module : Pour soutenir le classement qualité avec les tests IV et l'inspection visuelle.

Dans la production pratique, les tests EL et les tests IV ne se substituent pas l'un à l'autre. Le test IV indique au fabricant si la puissance du module est conforme. Le test EL indique au fabricant pourquoi un module peut être anormal et où se situe le défaut. Lorsqu'ils sont utilisés ensemble, l'usine peut mettre en place un système de contrôle qualité plus complet.

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Conclusion pratique pour les fabricants de modules photovoltaïques

Le test EL peut révéler des micro-fissures cachées car la fissure bloque le mouvement des porteurs à l'intérieur de la cellule solaire. Une fois la transmission des porteurs interrompue, la recombinaison radiative devient faible ou disparaît dans cette région, et l'image EL montre une ligne sombre ou une zone sombre. C'est pourquoi le test EL est l'une des méthodes d'inspection les plus efficaces pour identifier les défauts internes des cellules qui ne sont pas visibles à l'œil nu.

Pour les usines de modules photovoltaïques, la valeur du test EL ne réside pas seulement dans la détection des modules défectueux. Plus important encore, il aide à retracer les défauts jusqu'aux étapes du processus telles que la manipulation des cellules, le soudage des chaînes, le soudage, le lay-up, la stratification et l'assemblage final. Cela fait de l'inspection EL un outil clé pour améliorer le rendement, réduire les plaintes des clients et stabiliser la qualité des modules.

Point de vue d'Ooitech

En tant que fournisseur d'équipements spécialisé dans les lignes de production de panneaux solaires, Ooitech considère le test EL comme plus qu'un simple poste d'inspection. La vraie valeur réside dans le retour d'information sur le processus : si des micro-fissures apparaissent fréquemment après le soudage des chaînes ou la stratification, l'usine ne doit pas seulement rejeter les modules défectueux, mais aussi examiner les contraintes de manipulation, la température de soudure, la tension des rubans et les paramètres de stratification. Pour les modules modernes MBB, TOPCon et de grande taille, une stratégie d'inspection EL bien positionnée peut grandement réduire les risques de défauts cachés avant l'expédition.