المشاكل الشائعة وإصلاحات الوحدات الكهروضوئية

——مشاكل البطارية الشائعة

يعود سبب ظهور الشقوق الشبكية على سطح الوحدة إلى تعرض الخلايا لقوى خارجية أثناء اللحام أو المناولة، أو تعرضها المفاجئ لدرجات حرارة عالية عند درجات حرارة منخفضة دون تسخين مسبق، مما يؤدي إلى ظهور الشقوق. تؤثر شقوق الشبكة على ضعف طاقة الوحدة، وبعد فترة طويلة، تؤثر الشوائب والبقع الساخنة بشكل مباشر على أدائها.

تتطلب مشاكل جودة شقوق الشبكة على سطح الخلية فحصًا يدويًا لاكتشافها. بمجرد ظهور شقوق الشبكة السطحية، ستظهر على نطاق واسع خلال ثلاث أو أربع سنوات. كان من الصعب رؤية الشقوق الشبكية بالعين المجردة في السنوات الثلاث الأولى. أما الآن، فعادةً ما تُلتقط صور النقاط الساخنة بواسطة طائرات بدون طيار، وسيكشف قياس EL للمكونات ذات النقاط الساخنة أن الشقوق قد حدثت بالفعل.

عادةً ما يحدث تفتت الخلايا نتيجة سوء التشغيل أثناء اللحام، أو سوء التعامل من قِبل الموظفين، أو عطل في آلة الترقق. ويؤثر التلف الجزئي للتفتت، أو ضعف الطاقة، أو التعطل الكامل لخلية واحدة، على ضعف طاقة الوحدة.

تستخدم معظم مصانع الوحدات حاليًا وحدات عالية الطاقة نصف مقطوعة، وعادةً ما يكون معدل كسر هذه الوحدات أعلى. حاليًا، تشترط خمس شركات كبيرة وأربع شركات صغيرة عدم السماح بمثل هذه الشقوق، ويتم اختبار EL للمكون في وصلات مختلفة. أولًا، يتم اختبار صورة EL بعد التسليم من مصنع الوحدات إلى الموقع للتأكد من عدم وجود شقوق خفية أثناء تسليم ونقل مصنع الوحدات؛ ثانيًا، يتم قياس EL بعد التركيب للتأكد من عدم وجود شقوق خفية أثناء عملية التركيب الهندسي.

عادةً ما تُخلط الخلايا منخفضة الجودة مع مكونات عالية الجودة (بخلط المواد الخام/المواد في العملية)، مما يؤثر بسهولة على القدرة الكلية للمكونات، حيث تتدهور قدرتها بشكل كبير في فترة قصيرة. قد تُسبب مناطق الرقاقة غير الفعالة نقاطًا ساخنة، بل وقد تُسبب احتراق المكونات.

لأن مصنع الوحدات يُقسّم الخلايا عادةً إلى 100 أو 200 خلية كمستوى طاقة، فإنه لا يُجري اختبارات طاقة على كل خلية، بل يُجري فحوصات عشوائية، مما قد يُؤدي إلى مثل هذه المشاكل في خط التجميع الآلي للخلايا منخفضة الجودة. حاليًا، يُمكن عادةً الحكم على اختلاف شكل الخلايا من خلال التصوير بالأشعة تحت الحمراء، ولكن تحديد ما إذا كانت صورة الأشعة تحت الحمراء ناتجة عن اختلاف شكل الخلايا أو وجود شقوق خفية أو عوامل انسداد أخرى يتطلب تحليلًا إضافيًا للقدرة الكهربائية.

عادةً ما تحدث خطوط البرق نتيجة تشققات في صفيحة البطارية، أو نتيجةً لتأثير معجون الفضة ذي القطب السالب، ومادة EVA، وبخار الماء، والهواء، وأشعة الشمس. كما أن عدم التوافق بين مادة EVA ومعجون الفضة، بالإضافة إلى نفاذية الماء العالية للصفيحة الخلفية، قد يُسبب خطوط البرق. تزداد الحرارة المتولدة عند نمط البرق، ويؤدي التمدد والانكماش الحراريان إلى تشققات في صفيحة البطارية، مما قد يُسبب بسهولة بقعًا ساخنة على الوحدة، ويُسرّع من تآكلها، ويؤثر على أدائها الكهربائي. وقد أظهرت الحالات الفعلية أنه حتى في حالة عدم تشغيل محطة الطاقة، تظهر العديد من خطوط البرق على المكونات بعد 4 سنوات من التعرض لأشعة الشمس. على الرغم من أن الخطأ في طاقة الاختبار ضئيل جدًا، إلا أن صورة EL ستظل أسوأ بكثير.

هناك العديد من الأسباب التي تؤدي إلى ظهور PID والبقع الساخنة، مثل انسداد المواد الغريبة، والشقوق الخفية في الخلايا، وعيوبها، والتآكل الشديد وتدهور الوحدات الكهروضوئية الناتج عن طرق تأريض مصفوفات العاكس الكهروضوئي في بيئات عالية الحرارة والرطوبة، مما قد يؤدي إلى ظهور البقع الساخنة وPID. في السنوات الأخيرة، ومع تطور تكنولوجيا وحدات البطاريات، أصبحت ظاهرة PID نادرة، إلا أن محطات الطاقة في السنوات الأولى لم تستطع ضمان عدم وجود PID. يتطلب إصلاح PID تحولاً تقنياً شاملاً، ليس فقط من حيث المكونات نفسها، بل أيضاً من جانب العاكس.

- الأسئلة الشائعة حول شريط اللحام وقضبان التوصيل والتدفق

إذا كانت درجة حرارة اللحام منخفضة جدًا أو تم تطبيق تدفق ضئيل جدًا أو كانت السرعة عالية جدًا، فسيؤدي ذلك إلى لحام زائف، بينما إذا كانت درجة حرارة اللحام مرتفعة جدًا أو كان وقت اللحام طويلًا جدًا، فسيؤدي ذلك إلى لحام زائد. حدث اللحام الزائف واللحام الزائد بشكل متكرر في المكونات المنتجة بين عامي 2010 و2015، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه خلال هذه الفترة، بدأت معدات خطوط التجميع في مصانع التصنيع الصينية في التحول من الواردات الأجنبية إلى التصنيع المحلي، وانخفضت معايير عملية الشركات في ذلك الوقت بشكل طفيف، مما أدى إلى مكونات رديئة الجودة المنتجة خلال هذه الفترة.

سيؤدي اللحام غير الكافي إلى انفصال الشريط والخلية في فترة زمنية قصيرة، مما يؤثر على إضعاف الطاقة أو فشل الوحدة؛ سيؤدي الإفراط في اللحام إلى إتلاف الأقطاب الكهربائية الداخلية للخلية، مما يؤثر بشكل مباشر على إضعاف الطاقة في الوحدة، مما يقلل من عمر الوحدة أو يتسبب في خردة.

غالبًا ما تحتوي الوحدات المُنتجة قبل عام ٢٠١٥ على مساحة كبيرة من إزاحة الشريط، والتي عادةً ما تكون ناتجة عن وضع غير طبيعي لآلة اللحام. يُقلل هذا الإزاحة من تلامس الشريط مع منطقة البطارية، مما يؤدي إلى انفصاله عن الطبقات، أو يؤثر على ضعف الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا، فإن صلابة انحناء الشريط تكون عالية جدًا، مما يؤدي إلى انحناء صفيحة البطارية بعد اللحام، مما يؤدي إلى تكسر رقاقة البطارية. الآن، مع زيادة خطوط شبكة الخلايا، يضيق عرض الشريط أكثر فأكثر، مما يتطلب دقة أعلى من آلة اللحام، ويقل انحراف الشريط تدريجيًا.

إذا كانت مساحة التلامس بين قضيب التوصيل وشريط اللحام صغيرة، أو زادت مقاومة اللحام الافتراضي، فمن المرجح أن تتسبب الحرارة في احتراق المكونات. تضعف هذه المكونات بشدة في فترة قصيرة، ثم تحترق بعد العمل لفترات طويلة، مما يؤدي في النهاية إلى تلفها. في الوقت الحالي، لا توجد طريقة فعالة لمنع هذا النوع من المشاكل في المراحل المبكرة، نظرًا لعدم وجود وسيلة عملية لقياس المقاومة بين قضيب التوصيل وشريط اللحام عند نهاية التطبيق. يجب إزالة المكونات البديلة فقط عند ظهور أسطح محترقة.

إذا بالغت آلة اللحام في ضبط كمية حقن التدفق، أو استخدم العاملون تدفقًا زائدًا أثناء إعادة العمل، فسيؤدي ذلك إلى اصفرار حافة خط الشبكة الرئيسي، مما يؤثر على انفصال طبقة EVA عند موضع خط الشبكة الرئيسي للمكون. ستظهر بقع سوداء لامعة بعد التشغيل لفترات طويلة، مما يؤثر على المكونات. قد يؤدي ذلك إلى انخفاض الطاقة، وتقليل عمر المكونات، أو التسبب في تلفها.

——الأسئلة الشائعة حول EVA/Backplane

تشمل أسباب انفصال مادة EVA درجة الترابط غير الملائمة، ووجود مواد غريبة على سطح المواد الخام مثل EVA والزجاج والطبقة الخلفية، وعدم تناسق تركيب مواد EVA الخام (مثل الإيثيلين وأسيتات الفينيل) التي لا تذوب في درجات الحرارة العادية. عندما تكون مساحة الانفصال صغيرة، فإنها تؤثر على تعطل الوحدة عند ارتفاع الطاقة، وعندما تكون مساحة التفكك كبيرة، فإنها تؤدي مباشرةً إلى تعطل الوحدة وتلفها. بمجرد حدوث انفصال مادة EVA، يصبح من غير الممكن إصلاحه.

أصبح انفصال مادة EVA شائعًا في المكونات في السنوات الأخيرة. ولخفض التكاليف، لا تملك بعض الشركات درجة كافية من الترابط المتقاطع لمادة EVA، وانخفض سمكها من 0.5 مم إلى 0.3 مم، ثم 0.2 مم.

السبب الرئيسي لفقاعات EVA هو قصر وقت تفريغ آلة التصفيح، أو ضبط درجة الحرارة على مستوى منخفض أو مرتفع جدًا، مما يؤدي إلى ظهور فقاعات، أو عدم نظافة الجزء الداخلي ووجود أجسام غريبة. تؤثر فقاعات الهواء في المكونات على انفصال اللوحة الخلفية EVA، مما يؤدي إلى تلفها بشكل خطير. عادةً ما تحدث هذه المشكلة أثناء إنتاج المكونات، ويمكن إصلاحها إذا كانت المساحة صغيرة.

عادةً ما ينتج اصفرار شرائط عزل EVA عن التعرض طويل الأمد للهواء، أو تلوث EVA بالصهور أو الكحول، أو عن تفاعلات كيميائية عند استخدامه مع EVA من جهات تصنيع مختلفة. أولًا، لا يتقبل العملاء المظهر السيئ، وثانيًا، قد يتسبب في انفصال الطبقات، مما يؤدي إلى تقصير عمر المكونات.

——الأسئلة الشائعة حول الزجاج والسيليكون والمقاطع

إن تساقط طبقة الفيلم على سطح الزجاج المطلي أمر لا رجعة فيه. يمكن لعملية الطلاء في مصنع الوحدات أن تزيد من طاقة الوحدة بنسبة 3٪ بشكل عام، ولكن بعد عامين إلى ثلاثة أعوام من التشغيل في محطة الطاقة، ستلاحظ أن طبقة الفيلم على سطح الزجاج تتساقط بشكل غير متساوٍ، مما يؤثر على نفاذية زجاج الوحدة، ويقلل من طاقتها، ويؤثر على انفجارات الطاقة في المربع بأكمله. يصعب عمومًا ملاحظة هذا النوع من التوهين في السنوات القليلة الأولى من تشغيل محطة الطاقة، لأن خطأ معدل التوهين وتقلب الإشعاع ليس كبيرًا، ولكن بالمقارنة مع محطة طاقة بدون إزالة الفيلم، لا يزال من الممكن رؤية الفرق في توليد الطاقة.

تنشأ فقاعات السيليكون بشكل رئيسي بسبب فقاعات الهواء في مادة السيليكون الأصلية أو عدم استقرار ضغط الهواء في مسدس الهواء. ويعود السبب الرئيسي للفجوات إلى عدم اتباع أسلوب اللصق المتبع. السيليكون عبارة عن طبقة لاصقة بين إطار الوحدة واللوحة الخلفية والزجاج، تعزل اللوحة الخلفية عن الهواء. إذا لم يكن الختم محكمًا، فسوف تنفصل الوحدة عن بعضها مباشرةً، وتدخل مياه الأمطار. وإذا لم يكن العزل كافيًا، فسيحدث تسرب.

تشوه شكل إطار الوحدة مشكلة شائعة أيضًا، ويحدث عادةً بسبب ضعف متانة الإطار. تنخفض متانة مادة إطار سبائك الألومنيوم، مما يؤدي مباشرةً إلى سقوط أو تمزق إطار مجموعة الألواح الكهروضوئية عند هبوب رياح قوية. يحدث تشوه الشكل عادةً أثناء تحريك الكتيبة أثناء عملية التحويل التقني. على سبيل المثال، تحدث المشكلة الموضحة في الشكل أدناه أثناء تجميع وتفكيك المكونات باستخدام فتحات التركيب، ويتلف العازل أثناء إعادة التركيب، ولا تصل استمرارية التأريض إلى نفس القيمة.

——مشاكل شائعة في صندوق الوصلات

يُعدّ احتمال نشوب حريق في صندوق التوصيلات مرتفعًا جدًا. ومن الأسباب عدم تثبيت سلك التوصيل بإحكام في فتحة البطاقة، وصغر حجم سلك التوصيل ومفصل لحام صندوق التوصيلات، مما يمنع حدوث حريق بسبب المقاومة المفرطة، وطول سلك التوصيلات الذي لا يلامس الأجزاء البلاستيكية لصندوق التوصيلات. وقد يؤدي التعرض للحرارة لفترات طويلة إلى نشوب حريق، وما إلى ذلك. وفي حال اشتعال صندوق التوصيلات، ستُتلف مكوناته مباشرةً، مما قد يُسبب حريقًا خطيرًا.

عادةً ما تُقسّم وحدات الزجاج المزدوج عالية الطاقة إلى ثلاثة صناديق توصيل، وهو ما يُحسّن من الأداء. كما يُقسّم صندوق التوصيل إلى نصف مغلق وكامل. بعضها قابل للإصلاح بعد الاحتراق، والبعض الآخر غير قابل للإصلاح.

أثناء التشغيل والصيانة، قد تحدث مشاكل في ملء الغراء في صندوق التوصيل. إذا لم يكن الإنتاج جيدًا، فسيتسرب الغراء، وإذا لم تكن طريقة تشغيل الموظفين موحدة أو غير خطيرة، مما قد يتسبب في تسرب اللحام. إذا لم يكن صحيحًا، فسيكون من الصعب علاجه. قد تجد بعد عام من الاستخدام أن الغراء "أ" قد تبخر، وأن الختم غير كافٍ. إذا لم يكن هناك غراء، فسيتسرب إلى مياه الأمطار أو الرطوبة، مما قد يؤدي إلى اشتعال المكونات المتصلة. إذا لم يكن التوصيل جيدًا، فستزداد المقاومة، وستحترق المكونات بسبب الاشتعال.

من المشاكل الشائعة أيضًا انقطاع الأسلاك في صندوق التوصيل وسقوط رأس MC4. عادةً، لا تُوضع الأسلاك في الموضع المحدد، مما يؤدي إلى سحقها أو ضعف التوصيل الميكانيكي لرأس MC4. يؤدي تلف الأسلاك إلى انقطاع التيار الكهربائي عن المكونات أو حوادث خطيرة ناجمة عن تسرب كهربائي وتوصيل. كما أن التوصيل الخاطئ لرأس MC4 قد يتسبب بسهولة في اشتعال الكابل. هذا النوع من المشاكل سهل الإصلاح والتعديل نسبيًا في الموقع.

إصلاح المكونات والخطط المستقبلية

من بين المشاكل المختلفة للمكونات المذكورة أعلاه، يمكن إصلاح بعضها. يمكن أن يؤدي إصلاح المكونات إلى حل العطل بسرعة، وتقليل فقدان توليد الطاقة، والاستخدام الفعال للمواد الأصلية. من بينها، يمكن إجراء بعض الإصلاحات البسيطة مثل صناديق التوصيل، وموصلات MC4، وهلام السيليكا الزجاجي، وما إلى ذلك في موقع محطة الطاقة. ونظرًا لوجود عدد قليل من موظفي التشغيل والصيانة في محطة الطاقة، فإن حجم الإصلاح ليس كبيرًا، ولكن يجب أن يكونوا ماهرين ويفهمون الأداء، مثل تغيير الأسلاك. إذا خدشت اللوحة الخلفية أثناء عملية القطع، فيجب استبدال اللوحة الخلفية، وسيكون الإصلاح بأكمله أكثر تعقيدًا.

مع ذلك، لا يمكن إصلاح مشاكل البطاريات والأشرطة والألواح الخلفية المصنوعة من مادة EVA في الموقع، إذ يجب إصلاحها في المصنع نظرًا لمحدودية البيئة والعملية والمعدات. ولأن معظم عملية الإصلاح تتطلب بيئة نظيفة، يجب إزالة الإطار، وقطع اللوحة الخلفية، وتسخينها على درجة حرارة عالية لفصل الخلايا المتضررة، وأخيرًا لحامها وترميمها، وهو ما لا يمكن تحقيقه إلا في ورشة إعادة التصنيع بالمصنع.

محطة إصلاح المكونات المتنقلة هي رؤية مستقبلية لإصلاح المكونات. مع تطور قوة المكونات وتقنياتها، ستنخفض مشاكل المكونات عالية القدرة تدريجيًا في المستقبل، لكن مشاكل المكونات في السنوات الأولى بدأت تظهر تدريجيًا.

في الوقت الحالي، تُقدّم فرق التشغيل والصيانة المختصة أو مُتعهدو المكونات تدريبًا على تحويل تكنولوجيا العمليات لمحترفي التشغيل والصيانة. في محطات الطاقة الأرضية واسعة النطاق، عادةً ما توجد مناطق عمل ومساكن تُوفّر مواقع إصلاح، وهي مُجهّزة بشكل أساسي بآلة ضغط صغيرة، وهي في متناول معظم المُشغّلين والمالكين. بعد ذلك، في المرحلة اللاحقة، لم تعد المكونات التي تُعاني من مشاكل في عدد قليل من الخلايا تُستبدل وتُترك جانبًا، بل يُعيّن موظفون متخصصون لإصلاحها، وهو أمر مُتاح في المناطق التي تُركّز فيها محطات الطاقة الكهروضوئية نسبيًا.