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quella merce in un parco solare italiano, Regehly ha poi ripetuto le misurazioni, riscontrando fessurazioni nel 20 per cento del lotto di spedizione. Per fortuna, deterioramenti di simili entità sono fuori dal comune e, comunque, i difetti di produzione e i danneggiamenti da trasporto non sempre compromettono la resa dell’installato. Se anche piccole porzioni di cella in un modulo non generassero più corrente, non per questo la potenza complessiva necessariamente risulterebbe inferiore. I produt- Elettroluminescenza delle celle Rivelazione dell’elettroluminescenza di un modulo a base di silicio policristallino. Normalmente le celle convertono in elettricità la radiazione solare incidente, ma il processo fotovoltaico può anche funzionare all’inverso: così, quando viene loro applicata una tensione, la superfi cie delle celle libera fotoni, ovvero inizia a emettere luce (si veda il grafi co). Questo irraggiamento delle unità cristalline, verifi candosi nel campo del vicino infrarosso (IR), risulta tuttavia invisibile a occhio nudo, perciò per valutarlo si debbono impiegare particolari fotocamere elettroluminescenti (EL). Mentre fi no a pochi anni fa per catturare i fotoni erano necessari tempi di esposizione piuttosto lunghi, oggi si possono creare immagini ad alta risoluzione di una cella o di un modulo nel giro di pochi secondi. Venduti a un prezzo tra i 10.000 e i 35.000 euro, dispositivi di questo genere sono accessibili alla maggior parte delle aziende. È perfi no possibile trasfor photon-pictures.com tori sostengono di solito di aver messo in conto un certo numero di porzioni inattive delle celle, mentre il cliente, in fi n dei conti, paga, per avere un modulo di una determinata potenza, calcolabile solo alla fi ne della manifattura. I difetti suscettibili di diventare critici solitamente già emergono durante il processo industriale, se il produttore è dotato di un controllo qualità effi ciente, e la merce scadente viene così scartata. Non tutti i fabbricanti hanno però un monitoraggio di questo tipo. Inoltre non vengo- Misurazione dell'elettroluminescenza di una cella Generatore di corrente Portatore di carica Dalla superficie attiva della cella vengono emessi fotoni mare in rilevatori alcune delle comuni refl ex in commercio, come il modello «EOS 400D» di Canon, rimuovendo il fi ltro infrarosso posto di fronte al sensore e scegliendo un obiettivo non schermato a quelle frequenze. Bisogna poi mettere in conto tempi di esposizione lunghi e ottimizzare il contrasto delle immagini. Oggigiorno, sempre più fabbricanti di moduli e di celle integrano direttamente nelle proprie linee di produzione sistemi di misurazione professionali. In particolare, accade sempre più spesso che vengano effettuati controlli di qualità a valle di fasi di lavorazione critiche, come la disposizione delle celle per stringa (si veda il riquadro «Rottura dei contatti»). Se un determinato difetto supera una soglia di tolleranza, la cella interessata deve essere scartata e sostituita, prima che il relativo modulo venga sottoposto a ulteriori lavorazioni. no considerati i danni da trasporto. Altri difetti possono poi insorgere anche solo dopo l’installazione, in relazione alle condizioni climatiche del sito. Nella maggior parte dei casi l’acquirente può stabilire se un prodotto presenta un difetto talmente serio da tenerlo sotto osservazione appunto con una rivelazione di elettroluminescenza. Nelle pagine seguenti, PHOTON presenta una rassegna di guasti tipici a livello dei moduli e tenta di spiegarne le cause. Stefan Korn Fotocamera speciale Contatti lato anteriore Le particelle con carica negativa (elettroni) che sollecitano la cella si combinano con lacune con carica positiva, per cui la superficie attiva della cella irradia i fotoni e l'unità si illumina. Microfessurazione Superficie inattiva Gestori e compagnie di assicurazione possono, per parte loro, utilizzare il controllo dell’elettroluminescenza per identifi care danni non visibili. Laboratori specializzati offrono tale controllo a un prezzo di circa 100 euro per modulo. Le misurazioni dell’installato a domicilio consentono di ispezionare i laminati sospetti direttamente sul posto, senza neppure doverli smontare. Per le immagini scattate, valgono le seguenti considerazioni generali: quanti più fotoni vengono emessi da una determinata porzione di cella, tanto più questa sta generando energia, ragione per cui le aree elettricamente più attive risultano chiare, mentre quelle improduttive appaiono scure. In questo modo sono persino rilevabili problemi che non comportano ancora diminuzioni di potenza, ed è addirittura possibile prevedere la possibile futura insorgenza di determinate criticità. sk Dicembre 2012 45 » Grafica: Ah-Young Betsch / PHOTON
Microfessurazioni Ricerca e tecnologia Tra le complicazioni diagnosticabili per via di rivelazione di EL le microfessurazioni sono forse le più note: si tratta di piccole fratture, nella maggior parte dei casi neppure individuabili a occhio nudo, né riconducibili a un unico motivo. Nel silicio delle sottilissime unità fotovoltaiche bastano infatti un colpetto in fase di produzione o uno scrollone durante il trasporto a creare effetti di questo genere. Conseguenze analoghe potrebbero inoltre dipendere da differenti fasi di lavorazione, quali il taglio dei wafer o la saldatura delle celle in stringhe (si veda il riquadro «Rottura dei contatti»). Per questo le microfessurazioni sono presenti spesso anche in moduli appena usciti di fabbrica. In un modulo installato gli sbalzi termici, con dilatazioni e compressioni, logorano i materiali al punto di provocare o aggravare questo genere di screpolature al pari del vento, della neve e della grandine, che sottopongono i moduli a sollecitazioni meccaniche rilevanti. Minute crepe possono infl uire negativamente sia sulla resa che sulla durata di un elemento, ma non necessariamente: fi nché la microfessurazione non intacca la metallizzazione delle celle, infatti, la corrente può continuare a scorrere. L’incidenza sulla potenza di un’incrinatura può dipendere da vari fattori. Solo se una Effetti delle microfessurazioni Fessurazioni isolanti laterali Fessurazioni isolanti centrali In entrambe le celle, microfessurazioni hanno separato i contatti metallici in modo tale che la corrente generata da alcune aree non può più defluire verso le griglie di raccolta delle cariche, determinando porzioni inattive. Fessurazione trasversale Fessurazione longitudinale porzione di cella resta isolata, la corrente non può più passare dai contatti metallici alla griglia di raccolta delle cariche (si veda grafi co). I ricercatori dell’Institut für Solarenergieforschung della tedesca Hameln, hanno scoperto che la potenza di un modulo in cui l’otto per cento della superfi cie delle celle è compromessa da microfessurazioni, sarebbe inferiore del 2,5 per cento, sempre che i contatti superfi ciali non risultino interrotti. Per microfessurazioni isolate, la riduzione di potenza non sarebbe nemmeno registrabile. A seconda dell’aspetto della frattura si può prevedere in quale misura questa possa diventare problematica. Un produttore coscienzioso scarta sistematicamente le unità in cui individua aree di una certa dimensione isolate da una microfessurazione, perché questa, una volta sottoposta a sollecitazione meccanica o a sbalzi di temperatura, potrebbe allargarsi fi no a infl uire sull’effi cienza della conduzione elettrica (si veda riquadro «Rottura delle celle o fessurazioni attive»). Quanto più sottile è il wafer impiegato, tanto maggiore è il rischio di rottura. Dal momento che i fabbricanti vogliono risparmiare sui costi dei materiali, le celle diventano oggi sempre più sottili e il rischio di microfessurazioni, di conseguenza, aumenta. sk In questa cella, la fessurazione è La fessurazione longitudinale al centro trasversale alle griglie di raccolta delle della cella non comporta problemi e la cariche, per cui i contatti metallici possono corrente si riversa sulla griglia di raccolta trasportare comunque la corrente. delle cariche non danneggiata. Superficie inattiva della cella mbj-Solutions GmbH (2) Tracce di pneumatici da trattore PI Photovoltaik-Institut Berlin AG (2) No, non ci è passato sopra un trattore: l’impronta in questa rivelazione di EL si è prodotta durante la fabbricazione della cella. Come nella parte anteriore delle unità fotovoltaiche vengono inserite in sottili trame le griglie di raccolta delle cariche, anche sul retro, per creare contatti si fa ricorso a una pasta metallica nella maggior parte dei casi di alluminio. E pure questo strato, come la metallizzazione sul lato anteriore, viene cotto in un forno a una temperatura tra 800 e 900°C. Il nastro su cui le celle vengono trasportate può determinare una distribuzione non omogenea del calore e sul lato posteriore delle celle prende così forma l’impronta, invisibile a occhio nudo. Simili tracce non hanno sulle celle alcun infl usso e possono dunque essere considerate pure curiosità. sk 46 Dicembre 2012 Grafica: Ah-Young Betsch / PHOTON
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