Inspección visual de celdas solares III-V utilizando método de electroluminiscencia

M. J. L. TAMASI; C.G. BOLZI; J.M. OLIMA; J. PEREZ

Buenos Aires

Taller; XII Taller de Óptica y Fotónica (TOPFOT XII); 2016

Red Argentina de Laboratorios de Óptica y Fotónica

El componente principal de un panel solar son las celdas solares. En el caso de los paneles para uso espacial se utilizan mayoritariamente celdas solares de triple juntura basadas en materiales semiconductores III-V. Debido a su alto costo y la condición de que no pueden realizarse reparaciones una vez que el satélite esté en órbita, deben minimizarse la posibilidad de fallas. En particular, para las celdas solares, estas fallas pueden provenir de posiblesdefectos mecánicos, generalmente fisuras, introducidos durante la integración. Para detectar posibles fisuras se desarrollaron métodos de inspección visual de visión directa que permiten al personal capacitado detectar defectos sobre las celdas solares. En particular las fisuras son de difícil detección ya que la superficie de la celda solar es oscura debido a la absorción de la luz y pueden ser fácilmente confundidas con rayas, defectos en el vidrio cobertor (en general menos graves que sobre la celda) o no ser observadas si se trata de fisuras muy finas y de escasa longitud. Existen distintos métodos de inspección visual, el principal consiste en iluminar la celda cuya superficie refleja parte de esta luz, así los defectos mecánicos pueden ser detectados como discontinuidades en la superficie. Esta distorsión puede ser detectada por un ojo altamente entrenado. Este método es muy empleado en la industria espacial. Otro método quizás más rápido y efectivo para la detección de estos defectos es la utilización delas propiedades de electroluminiscencia de estos semiconductores al polarizarlos en directa. El trabajo presentado se basa en la utilización del método desarrollado por C. Zimerman, 2006 y la adecuación del mismo a una cámara digital genérica utilizada generalmente en vigilancia para la integración de los paneles solares del satélite SAOCOM 1A. La detección se realiza con una cámara digital con modo ?visión nocturna? que permite detectar hasta los 1100 nm a la cual se le incluye un filtro pasa bajos. Las imágenes observadas son analizadas en busca de fisuras ya que la presencia y tamaño de las mismas determina si una celda solar es apta para la integración en un panel para uso espacial o no. La celda se polariza de directa con una fuente con una tensión, desarrollada para ser usada en este método, cercana a la tensión de circuito abierto de la celda y una corriente que se va ajustando por debajo de la corriente de corto circuito. Esta corriente que en general está por debajo de los 10mA/cm2 produce una señal suficiente de electroluminiscencia sin causar daños en el dispositivo.