Mikrosprickor i solceller är en vanlig utmaning för tillverkare av solcellsmoduler. EU-finansierade forskare introducerade en innovativ förspänningsteknik för att bromsa tillväxten av sprickor och göra hållbara solceller.

Vanliga kiselsolceller är gjorda av mycket tunna skivor, vanligtvis runt 200 mikron tjock. Även om de har en viss förmåga att böja, de kan drabbas av sprickor - ofta orsakade av mekaniska krafter eller termiska påfrestningar. Dessa mikrosprickor är så små att de är omöjliga att se med blotta ögat, gör det svårt att upptäcka. "I synnerhet kan mikrosprickor orsakas av dålig hantering av solcellerna under deras produktion, genom transport- eller installationsskador på modulerna eller genom exponering för olika klimatpåverkande faktorer, "konstaterar professor Marco Paggi som har ansvarat för det EU-finansierade projektet PHYSIC.

Bygga på den banbrytande forskningen som bedrivs av ett annat projekt som beviljats ​​av Europeiska forskningsrådet, forskare som arbetar med PHYSIC drog slutsatsen att alla orsaker till sprickbildning i kiselsolceller främst är relaterade till materialets sprödhet. Därför, den industriella trenden att minska tjockleken på solceller för att spara material kan öka effekten av sprickbildning och vara skadligt för solcellsmodulens hållbarhet.

En liten stress ökar konduktiviteten

För att hitta ett möjligt botemedel mot sprickbildning, forskare tog ett mekaniskt perspektiv på problemet. Kärnan i deras tillvägagångssätt var att solceller inte är fristående komponenter, utan är snarare inbäddade i en laminatstruktur bestående av olika lager av olika material inklusive glas och polymerer.

Teamet lade fokus på de kvarvarande spänningar som finns under lamineringsprocessen som orsakas av olika termoelastiska egenskaper hos olika material. "Noggrann analys ledde till upptäckten att utövande av en svag kvarvarande kompressionsspänning på solceller efter modultillverkning kan öka elektrisk konduktivitet runt alla sprickor. På grund av dessa önskvärda restspänningar, sprickor tenderar att stängas, låta elektrisk ström passera fritt genom dem, "förklarar professor Paggi.

Genom att applicera en innovativ förspänningsteknik på baksidans material-det sista polymerskiktet som bildar laminatstrukturen som finns mittemot glaset-lyckades forskarna öka mängden tryckspänningar i kisel och uppnå en sprickförslutning för de flesta sprickor . Elektroluminiscensdata för spruckna solceller före och efter behandling gav tydliga bevis på att solcellens mörka delar blir elektriskt ledande igen efter den nyligen föreslagna förspänningstekniken.

Motstånd mot sprickor spelar roll

PHYSIC presenterade en ny generation fotovoltaiska moduler som visar överlägsen motståndskraft mot sprickbildning. Projektmetoden berodde på grundläggande mekaniska principer för kompositer som hittills lämnats oadresserade av fotovoltaiska tillverkare. "Att försumma materialnedbrytningsproblem kan vara mycket skadligt för driften av solcellsmoduler, vilket leder till förluster av elektrisk kraft mycket högre än vad som sparas genom att fokusera på att öka solenergiomvandlingseffektiviteten, "tillägger prof. Paggi.