16.4 Pęknięcia i mikropęknięcia ogniw
Mikropęknięcia (ang. microcraks) i pęknięcia (ang. cracks) ogniw to uszkodzenia, do których może dojść na etapie produkcji, transportu i instalacji paneli fotowoltaicznych. Do pęknięć może dojść także podczas eksploatacji paneli pod wpływem uderzenia lub działania czynników atmosferycznych takich jak np.: obciążenia śniegiem, silne wiatry i opady gradu [1].
Można wyróżnić kilka rodzajów pęknięć ogniw w zależności od kierunku ich występowania:
- pęknięcia po przekątnej,
- pęknięcia równoległe względem busbarów,
- pęknięcia prostopadłe względem busbarów,
- pęknięcia w wielu kierunkach.
Największy wpływ na zmniejszenie wydajności paneli fotowoltaicznych mają pęknięcia po przekątnej i pęknięcia w wielu kierunkach, gdyż mogą prowadzić do odłączenia części ogniw od busbarów, a zatem do utraty całkowitej mocy generowanej przez panel [2], [3].
W miejscach mikropęknięć jak również na krawędziach ogniw mogą występować tzw. „ślimacze ścieżki” [4], które są konsekwencją zachodzących reakcji chemicznych między pierwiastkami pochodzącymi z elementów paneli oraz tlenem i wilgocią ze środowiska. Ze względu na to, że różne reakcje mogą powodować powstanie „ślimaczych ścieżek” pojęcie to odnosi się do klasy defektów, a nie opisuje jednego konkretnego przypadku reakcji. Jeden z mechanizmów opisujących powstawanie „ślimaczych ścieżek” opiera się na założeniu, że wilgoć i tlen dyfunduje przez folię EVA i dociera przez mikropęknięcia do powierzchni ogniwa. Na skutek reakcji między cząsteczkami tlenu z folii EVA i środowiska oraz cząsteczkami srebra, pochodzącymi z tzw. palców ogniwa (cienka siatka widoczna na przedniej stronie ogniwa), powstają takie związki jak np. tlenek srebra, chlorek srebra, węglan srebra i octan srebra [5]. Przykładową reakcję tworzenia tzw. „ślimaczych ścieżek” (octanu srebra, \( AgC_{2}H_{3}O_{2} \)), w wyniku działania promieniowania słonecznego i temperatury można zapisać jako:
Przyczyną powstawania „ślimaczych ścieżek” może być także wprowadzenie cząstek srebra w procesie produkcyjnym, jako zanieczyszczeń, co może nie mieć związku z obecnością mikropęknięć w ogniwie.
Bibliografia
1. M. Dhimish, V. Holmes, B. Mehrdadi, M. Dales: The impact of cracks on photovoltaic power performance, Journal of Science: Advanced Materials and Devices 2017, Vol. 2, Iss. 2, pp. 199-209, dostęp:14.12.20202. M. Köntges, I. Kunze, S. Kajari-Schröder, X. Breitenmoser, B. Bjørneklett: Quantifying the risk of power loss in PV modules due to micro cracks, 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition / 5th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, 6-10 September 2010, Valencia, Spain (pp. 3745-3752).
3. S. Kajari-Schröder, I. Kunze, U. Eitner, M. Köntges: Spatial and orientational distribution of cracks in crystalline photovoltaic modules generated by mechanical load tests, Solar Energy Materials and Solar Cells 2011, Vol. 95, Iss. 11, pp. 3054-3059, dostęp:14.12.2020
4. I. Rutschmann: Unlocking the Secret of Snail Trails, Photon International 2012, pp. 114-125.
5. J. Fan, D. Ju, X. Yao, Z. Pan, M. Terry, W. Gambogi, K. Stika, J. Liu, W. Tao, Z. Liu, Y. Liu, M. Wang, Q. Wu, T. J. Trout: Study on snail trail formation in PV module through modeling and accelerated aging tests, Solar Energy Materials and Solar Cells 2017, Vol. 164, pp. 80-86, dostęp:14.12.2020