Het fenomeen LID is sinds de jaren 1970 bekend en uitgebreid onderzocht bij monokristallijne zonnepanelen. Technisch wordt het beschouwd als opgelost. Standaardmodules kunnen weliswaar ongeveer 0,5 procent lichtgeïnduceerde degradatie vertonen - maar dit zou niet meer moeten zijn. Fabrikanten moeten deze prestatievermindering in aanmerking nemen bij het specificeren van het nominale vermogen.

Bij welke modules kan een hogere lichtgeïnduceerde degradatie optreden?

Monokristallijne modules gemaakt van p-type silicium kunnen een lichtgeïnduceerde degradatie (LID) van meer dan één procent vertonen. Bij p-type silicium worden aanvankelijk vreemde atomen met één elektron minder dan silicium in het kristalrooster geïntroduceerd, wat resulteert in een overschot aan positieve elektronengaten. Bor was lange tijd het dominante vreemde atoom (B-LID).

Source: Fraunhofer CSP - Electroluminescence images of Mono-6 M2 before and after the LeTID test.

Wat gebeurt er bij B-LID?

Bij lichtgeïnduceerde degradatie neemt de prestatie van een monokristallijn paneel onherroepelijk af gedurende de eerste uren waarin het aan licht wordt blootgesteld. Dit komt voornamelijk door zogenaamde boor-zuurstofcomplexen die zich vormen in het siliciumrooster. Zuurstof hecht zich in kleine hoeveelheden aan het silicium tijdens het trekken van de ingots. Met het geïntroduceerde boor tijdens de wafelproductie (bij p-type silicium) kan de zuurstof zich verbinden tot een complex. Dit complex creëert een eigen energieniveau en vangt ladingdragers op die nodig zijn voor de stroomproductie. Het gevolg hiervan is dat de efficiëntie van een paneel afneemt.

Ook metalen zoals ijzer, die aanwezig zijn in het siliciumrooster, kunnen zich verbinden met boor en LID veroorzaken, maar in mindere mate dan boor-zuurstofcomplexen.

Hoe kan een hogere lichtgeïnduceerde degradatie in de productie worden vermeden?

Er zijn twee manieren om lichtgeïnduceerde degradatie te vermijden of tot een minimum te beperken. Dit fenomeen (B-LID) treedt niet op bij zonnecellen van het n-type silicium. Hiervoor worden de wafers eerst gedoteerd met een element dat één extra elektron heeft ten opzichte van silicium. Meestal is dit fosfor. Bij het gebruik van p-type silicium wordt een ander element dan boor in het silicium geïntroduceerd. Gallium heeft zich bewezen - hierdoor is de lichtgeïnduceerde degradatie aanzienlijk minder. Standaard bevatten p-type zonnecellen tegenwoordig gallium in plaats van boor.

Hoeveel kan het vermogen van de module als gevolg van LID dalen?

Toen de eerste fotovoltaïsche boom in Duitsland in 2005 begon, waren de effecten van LID het duidelijkst merkbaar: Zonnesilicium werd ingekocht, wat er maar beschikbaar was - zelfs van mindere kwaliteit. Als het uitgangsmateriaal een hoog zuurstofgehalte bevat, kan de door licht veroorzaakte afbraak van monokristallijne p-type cellen drie tot zeven procent bedragen. Dit stadium is al lang voorbij. Maar zelfs met goed silicium wordt de opbrengst nog steeds met ongeveer twee procent verminderd door LID als p-type zonnecellen gedoteerd zijn met boor. Als er geen of nauwelijks boor-zuurstofcomplexen kunnen worden gevormd, is de degradatie door andere effecten nog steeds ongeveer 0,5 procent. Een fabrikant moet rekening houden met de respectievelijke vermindering van het vermogen wanneer hij het nominale vermogen op het typeplaatje vermeldt - dit is vastgelegd in DIN EN 50380. Dit betekent dat een module na de eerste paar dagen in de buitenlucht nog steeds het nominale vermogen moet hebben dat op het typeplaatje staat vermeld.

Source: Fraunhofer CSP - STC power drop during the LeTID test.

Hoe kan LID worden herkend in geïnstalleerde zonne-energiesystemen?

Als een recent geïnstalleerd systeem een vrij lage opbrengst vertoont, moet het worden gecontroleerd. Als er sprake is van LID, is het eerste teken hiervan een daling in de opbrengst van het PV-systeem. Aangetaste zonnecellen zijn ook donkerder dan zonnecellen met goede prestaties. Er verschijnt een soort schaakbordpatroon. Een visuele inspectie en een vermogensmeting ter plaatse kunnen helpen als eerste stap. LID kan echter ook worden gezien in elektroluminescentiebeelden.

Auteur: Ines Rutschmann

Tip bij vermoeden van LID:

Je kunt elektroluminescentie opnames van modules laten uitvoeren in het SecondSol testcentrum. U kunt geschikte vervangende modules vinden op deSecondSol online marktplaats.