項目五太陽電池的檢測

1、會計學(xué)1項目五太陽電池的檢測項目五太陽電池的檢測1.掌握電池片的主要性能參數(shù)的檢測技能2.能根據(jù)檢測的性能參數(shù)判斷大概是那個工序點出現(xiàn)質(zhì)量問題，并及時處理3.能夠根據(jù)檢測的結(jié)果提出性能改進(jìn)的工藝或措施知識目標(biāo)：知識目標(biāo)：1.掌握基本性能參數(shù)的概念2.掌握影響太陽電池性能的因素3.掌握檢測設(shè)備的操作流程技能目標(biāo)：技能目標(biāo)：1. 了解（微）小電阻測量的原理，了解四探針微電阻測量的特點，掌握（微）小電阻測量方法。2.能夠?qū)μ栯姵仄綁K電阻的檢測。3. 了解太陽電池片方塊電阻的大小對太陽電池。4. 訓(xùn)練實驗設(shè)計能力和實驗操作水平。任務(wù)目的任務(wù)目的: 目前生產(chǎn)中，測量擴(kuò)散層薄層電阻廣泛采用四探針法。測

2、量裝置示意圖如圖所示。圖中直線陳列四根金屬探針（一般用鎢絲腐蝕而成）排列在彼此相距為S一直線上，并且要求探針同時與樣品表面接觸良好，外面一對探針用來通電流、當(dāng)有電流注入時，樣品內(nèi)部各點將產(chǎn)生電位，里面一對探針用來測量2、3點間的電位差。 一、方塊電阻的定義一、方塊電阻的定義 擴(kuò)散層的薄層電阻也稱方塊電阻，常分別用，就是表面為正方形的半導(dǎo)體薄層在電流方向（電流方向平行于正方形的邊）所呈現(xiàn)的電阻。二、探針檢測電組的原理二、探針檢測電組的原理知識應(yīng)用知識應(yīng)用四探針的原理見圖1。前端精磨成針尖狀的1、2、3、4 號金屬細(xì)棒中，1、4號和高精度的直流穩(wěn)流電源相聯(lián)，2、3 號與高精度（精確到0.1V）數(shù)字

3、電壓表或電位差計相聯(lián)。四根探針有兩種排列方式，一是四根針排列成一條直線（圖1a），探針間可以是等距離也可是非等距離；二是四根探針呈正方形或矩形排列（圖1b）。對于大塊狀或板狀試樣（尺寸遠(yuǎn)大于探針間距），兩種探針排布方式都可以使用；而于細(xì)條狀或細(xì)棒狀試樣，使用第二種方式更為有利。當(dāng)穩(wěn)流源通過1、4 探針提供給試樣一個穩(wěn)定的電流時，在2、3 探針上測得一個電壓值V23。本實驗采用第一種探針排布（圖1a）形式，其等效電路圖見圖2。當(dāng)被測電阻很?。ɡ缧∮?），而電壓表內(nèi)阻很大時（本實驗使用hp34410A型數(shù)字電壓表其內(nèi)阻大于10M），R5、R6、R7、R8 和R0 對實驗結(jié)果的影響在有效數(shù)字以外，

4、測量結(jié)果足夠精確。1. 用KDY-1A測量方塊電阻時，計算公式為：R=V/IF(S/D)F(W/S)FSP由于擴(kuò)散層、導(dǎo)電薄膜很薄F(W/S)=1，所以只要選取電流I= F(S/D)FSP.電壓表本身已經(jīng)做了小數(shù)點移位，在1mA檔時，電流可選45.3，在10mA檔時，電流可選4.53， 選擇在R位置，從KDY-1A電壓表上即可直接讀出方塊電阻R。R/二、方塊電組的計算公式二、方塊電組的計算公式2.考慮一塊長為l、寬為a、厚為t的薄層如右圖。如果該薄層材料的電阻率為，則該整個薄層的電阻為)(altatlR當(dāng)l=a（即為一個方塊）時，R= /t?？梢?，（/t）代表一個方塊的電阻，故稱為方塊電阻，特

5、記為R= /t (/)三、方塊電阻檢測的步驟三、方塊電阻檢測的步驟1. 在背板上電源插座插好電源線、四探針頭連接線，檢查保險絲管有無松動。2. 打開背板上的電源開關(guān)（將I按下）此時面板上的數(shù)字表及各控制開關(guān)上均有指示燈點亮。3. 從左向右，察看控制開關(guān)，先將電流換檔開關(guān)置于“1mA”,在測硅片、硅塊時 置于“ ”，在測方塊電阻 置于“R”，校準(zhǔn)/測量檔選在“校準(zhǔn)”。 R/R/4. 將四探針頭壓在樣品上，此時數(shù)字表上顯示的是測量電流；5. 電流的選擇方塊電阻10/時選用1mA 檔測量，方塊電阻10/時選用10mA檔測量。6. 測量薄層方塊電阻時，只要將 檔按到R燈亮，調(diào)節(jié)電流至453即可方便地讀

6、出R值。R/四、方塊電阻的大小對電性能的影響分析四、方塊電阻的大小對電性能的影響分析1. 不同方塊電阻對電池片開路電壓的影響不同方塊電阻對電池片開路電壓的影響圖圖1圖1為兩種不同方塊電阻的電池片的開路電壓曲線。Uoc1和Uoc2分別對應(yīng)方塊電阻為R1和R2的電池片。從圖1可以看出，方塊電阻為5055時電池片的開路電壓比方塊電阻為4045時大。具體原因?qū)⒃诤笪闹杏兴婕啊?. 不同方塊電阻對電池片短路電流的影響不同方塊電阻對電池片短路電流的影響圖圖2 2圖2為兩種不同方塊電阻的電池片的短路電流曲線。Isc1和Isc2分別對應(yīng)方塊電阻為R1和R2的電池片 從圖1可以看出，方塊電阻為5055時電池片

7、的短路電流比方塊電阻為4045時大。具體原因?qū)⒃诤笪闹杏兴婕啊?. 不同方塊電阻對電池片串聯(lián)電阻的影響不同方塊電阻對電池片串聯(lián)電阻的影響圖圖3圖3為兩種不同方塊電阻的電池片的串聯(lián)電阻曲線。RS1和RS2分別對應(yīng)方塊電阻為R1和R2的電池片。從圖3可以看出，方塊電阻大時，電池片總的串聯(lián)電阻也隨之增大。4. 不同方塊電阻對電池片并聯(lián)電阻的影響不同方塊電阻對電池片并聯(lián)電阻的影響圖圖4圖4為兩種不同方塊電阻的電池片的并聯(lián)電阻曲線。RS1和RS2分別對應(yīng)方塊電阻為R1和R2的電池片。 從圖4可以看出，方塊電阻增大時，電池片的并聯(lián)電阻將會稍微減小。5. 不同方塊電阻對電池片填充因子的影響不同方塊電阻對電

8、池片填充因子的影響圖圖5圖5為兩種不同方塊電阻的電池片的填充因子曲線。RS1和RS2分別對應(yīng)方塊電阻為R1和R2的電池片。從圖5可以看出，方塊電阻大時，填充因子數(shù)值會稍有下降。而由上文可知，方塊電阻大時，Isc和Uoc增大，F(xiàn)F減小，方塊電阻減小時，Isc 和Uoc減小，F(xiàn)F增大，所以，針對同一材料，可以調(diào)出一個最優(yōu)的方塊電阻值，得到最恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化效率。 1. 擴(kuò)散方塊電阻控制在47-52/之間。同一爐擴(kuò)散方塊電阻不均勻度20%，同一硅片擴(kuò)散方塊電阻不均勻度10%。表面無明顯因偏磷酸滴落或其他原因引起的污染。1. 突然一爐整體方阻偏大（波動大于5） 對策：檢查磷源是否充足；檢查管路是否漏氣；檢查

9、流量器是否正常。2. 突然一爐爐口方阻整體偏大 對策：觀察爐口密封是否正常。3. 突然一爐爐口方阻整體偏?。ú▌哟笥?） 對策：檢查流量器是否正常，設(shè)定穩(wěn)定是否漂移。五、方塊電阻的檢驗標(biāo)準(zhǔn)五、方塊電阻的檢驗標(biāo)準(zhǔn)六、常見異常的處理辦法六、常見異常的處理辦法任務(wù)目的任務(wù)目的: 掌握利用壽命測試儀對太陽電池的少子壽命值進(jìn)行檢測，通過少子壽命的檢測，可以推斷電池片的相關(guān)性能參數(shù)的情況，以便在太陽電池制造工藝過程中進(jìn)行工藝調(diào)整和改進(jìn)。 知識應(yīng)用知識應(yīng)用:一、少子及少子壽命的含義一、少子及少子壽命的含義1. 少子的含義：在N型或者P型半導(dǎo)體在一般平衡情況下只有少數(shù)載流子空穴或者電子，但當(dāng)外部環(huán)境的改變（如

10、光照）的條件下，有可能增加半導(dǎo)體中少數(shù)載流子的數(shù)目，這些多余出來的少數(shù)載流子（非平衡載流子）成為少子。etnp)(或eFtovvFe11. 分別接好示波器及少子壽命測試儀的電源線，聯(lián)接壽命儀至示波器第2通道間的信號線。在壽命儀高頻電極上各點上一小滴自來水，將測試樣塊放在兩個電極上。2. 打開示波器電源開關(guān)，將示波器同步選擇在“自動”，稍后示波屏上會出現(xiàn)一條亮線，示波器面板上的開關(guān)，旋鈕較多，學(xué)員首先學(xué)會使用同步選擇、同步調(diào)節(jié)、掃描速度、Y軸增蓋等開關(guān)。3. 打開壽命儀的電源開關(guān)。面板上的兩個數(shù)字表均會有數(shù)字顯示，打開光源開關(guān)，再旋轉(zhuǎn)角度的增加光強(qiáng)指示表的數(shù)字會不斷增大，一般情況下，只要示波器顯

11、示出比較清晰、穩(wěn)定的曲線就不要再增加光強(qiáng)（除非是做光強(qiáng)與壽命測量值關(guān)系實驗）。壽命儀的開關(guān)順序是：開：電源光源開關(guān)光強(qiáng)調(diào)節(jié)關(guān)：光強(qiáng)調(diào)節(jié)光源開關(guān)電源開關(guān)4. 壽命儀光強(qiáng)調(diào)節(jié)開關(guān)打開后，示波器上會出現(xiàn)指數(shù)衰減曲線，如果曲線不移動，可將示波器上的同步選擇開關(guān)，從“自動”改為“正?！辈⒆屑?xì)調(diào)節(jié)同步旋鈕直至波形穩(wěn)定。etovve1廣州市昆德科技有限公司生產(chǎn)的LT-1系列壽命測試儀備有一張按國際標(biāo)準(zhǔn)和國家統(tǒng)一規(guī)定的y=6exp(-x/2.5)透明曲線圖，此圖貼在示波屏上即可方便地讀取壽命值。SDs/cmsmscmmscm28028. 0/1 . 08 . 2單波長橢偏儀單波長橢偏儀1. 打開半導(dǎo)體激光器電

12、源開關(guān)。 2. 打開計算機(jī)進(jìn)入Windows 98 操作系統(tǒng)。 3. 放上樣品。注意不要觸碰待測樣品表面，以免影響測量結(jié)果。 4. 檢查橢圓偏振光譜儀各部件的連接。連接妥當(dāng)后打開光譜儀電源。5. 啟動軟件Ellip，進(jìn)入操作界面。 6. 調(diào)整樣品平面 7. 點擊“Start”開始測量。 8. 獲得結(jié)果，點擊“Save”保存（文件名可為Si02-60.dat）。 9. 如要多次測量，點擊“restart”，彈出對話框詢問是否保存上次測得結(jié)果。 10. 保存完畢或不保存后，可開始繼續(xù)測量。 任務(wù)四任務(wù)四 電性能參數(shù)的檢測電性能參數(shù)的檢測任務(wù)分析任務(wù)分析: 太陽電池是將太陽能轉(zhuǎn)變成電能的半導(dǎo)體器件，

13、從應(yīng)用和研究的角度來考慮，其光電轉(zhuǎn)換效率、輸出伏安特性曲線及參數(shù)是必須測量的，而這種測量必須在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)太陽光下進(jìn)行才有參考意義。如果測試光源的特性和太陽光相差很遠(yuǎn)，則測得的數(shù)據(jù)不能代表它在太陽光下使用時的真實情況，甚至也無法換算到真實的情況，考慮到太陽光本身隨時間、地點而變化，因此必須規(guī)定一種標(biāo)準(zhǔn)陽光條件，才能使測量結(jié)果既能彼此進(jìn)行相對比較，又能根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)陽光下的測試數(shù)據(jù)估算出實際應(yīng)用時太陽電池的性能參數(shù)。主要電性能參數(shù)如下：主要電性能參數(shù)如下：Isc、VocImp 、Vmp、PmaxRs、RshFF、EFF1. 相關(guān)概念相關(guān)概念A(yù)M0地球大氣層外的太陽輻射AM1穿過1個大氣層的太陽輻射（太陽

14、入射角為0）AM1.5太陽入射角約為48的太陽輻射大氣質(zhì)量太陽光線通過大氣層的路程對到達(dá)地球表面的太陽輻射的影響二、太陽電池測試的標(biāo)準(zhǔn)條件及測試原理圖二、太陽電池測試的標(biāo)準(zhǔn)條件及測試原理圖2. 地面用太陽電池測試標(biāo)準(zhǔn)條件地面用太陽電池測試標(biāo)準(zhǔn)條件（STC）：）： （1）大氣質(zhì)量為AM1.5時的太陽光譜分布 （2）太陽輻照強(qiáng)度為1000 W/m2 （3）溫度為25 1 注：在注：在STC條件下測試的電池功率叫條件下測試的電池功率叫“峰瓦峰瓦數(shù)數(shù)”。3.太陽電池測試電路原理圖太陽電池測試電路原理圖通過模擬太陽燈光照射到電池片表面測試太陽電池的電性能參數(shù)通過模擬太陽燈光照射到電池片表面測試太陽電池的

15、電性能參數(shù)三、電池電性能測試三、電池電性能測試I-V曲線曲線四、太陽電池電性能參數(shù)的分析四、太陽電池電性能參數(shù)的分析1短路電流（短路電流（Isc）指在某特定溫度和輻射度條件下，光伏發(fā)電器在短路狀態(tài)下的輸出電流，理想情況下，等于光生電流IL125太陽電池太陽電池 5A左右156太陽電池太陽電池 8A左右影響因素：影響因素：面積、光強(qiáng)、溫度短路電流對溫度變化的敏感度不大2開路電壓（開路電壓（Voc）指在某特定的溫度和輻射度下，光伏發(fā)電器在無負(fù)載（開路）狀態(tài)下的端電壓晶體硅太陽電池晶體硅太陽電池 600mV左右影響因素：影響因素：光強(qiáng)、溫度、材料特性開路電壓會隨溫度顯著變化， 一般溫度每升高1，Vo

16、c下降 約0.4%。特別對組件來講，不可忽視這一因素對組件功率的影響。3. 最大輸出功率（最大輸出功率（Pmax） 在I-V曲線上電流和電壓乘積為最大的點所表示的功率。4. 最佳工作電壓（最佳工作電壓（Vmp） 最大輸出功率對應(yīng)的電壓。5. 最佳工作電流（最佳工作電流（mp） 最大輸出功率對應(yīng)的電流。6. 串聯(lián)電阻（串聯(lián)電阻（Rs）正面電極金屬柵線電阻rmf正面金屬半導(dǎo)體接觸電阻rc1正面擴(kuò)散層電阻rt基區(qū)體電阻rb背面金屬半導(dǎo)體接觸電阻rc2背面電極金屬柵線電阻rmbrc1 ,rc2與燒結(jié)工藝有關(guān)，（與燒結(jié)工藝有關(guān)，（105到幾十歐姆之間）串聯(lián)電阻到幾十歐姆之間）串聯(lián)電阻Rs越小越好越小越好

17、指太陽能電池內(nèi)部的、跨連在電池兩端的等效電阻。 并聯(lián)電阻小可能由于： 邊緣漏電（刻蝕未完全、印刷漏漿） 體內(nèi)雜質(zhì)和微觀缺陷 PN結(jié)局部短路（擴(kuò)散結(jié)過淺、制絨角錐體顆粒過大）并聯(lián)電阻并聯(lián)電阻Rsh越大越好越大越好指最大輸出功率與開路電壓和短路電流乘積之比，體現(xiàn)電池的輸出功率隨負(fù)載的變動特性，或體現(xiàn)了帶負(fù)載的能力。7. 并聯(lián)電阻并聯(lián)電阻(Rsh)8填充因子（填充因子（FF）影響因素：影響因素：串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻，入射光譜光強(qiáng)度、短路電流、開路電壓。考慮了串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻后考慮了串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻后,填充因子表示為填充因子表示為其中，F(xiàn)F0為不考慮串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻時的填充因子。 rs和rsh分別

18、表示歸一化的串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻,rs=Rs/Rch、rsh=Rsh/Rch,其中Rch=Voc/(JscA(1-K)填充因子填充因子FF越大越好，但要注意開路電壓（越大越好，但要注意開路電壓（Voc）、短路電流（）、短路電流（Isc）大的電池不一定它的填充因子大的電池不一定它的填充因子FF就大。就大。9. 轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率EFF（） 式中式中At包括柵線圖形面積在內(nèi)的太陽能電池的總面積包括柵線圖形面積在內(nèi)的太陽能電池的總面積 （ 單位面積的入射光功率）單位面積的入射光功率）指輸出功率與入射光功率之比為轉(zhuǎn)換效率五、溫度對太陽電池的性能影響五、溫度對太陽電池的性能影響曲線曲線125曲線曲線235

19、1. 短路電流對溫度變化的敏感度 不大。2.開路電壓會隨溫度顯著變化， 一般溫度每升高1，Voc下降 約0.4%。3.填充因子FF因Voc的關(guān)系，也會隨著溫度的上升而減小。4.輸出功率和效率隨溫度升高而下降。對硅而言，溫度高1 ，輸出功率減少0.4%0.5%六、光強(qiáng)對電池的影響六、光強(qiáng)對電池的影響sc、Voc 均隨著光強(qiáng)的減小而降低；均隨著光強(qiáng)的減小而降低；其中其中sc變化尤為顯著變化尤為顯著一、晶體硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)一、晶體硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)負(fù)電極主柵線負(fù)電極主柵線 細(xì)（副）柵線細(xì)（副）柵線 減反射膜減反射膜正電極主柵線正電極主柵線鋁漿鋁漿 1.顏色色差顏色色差2.絨面色斑絨面色斑3.亮斑亮

20、斑4.裂紋、裂痕及針孔裂紋、裂痕及針孔5.彎曲度彎曲度6.崩邊、缺口、掉角崩邊、缺口、掉角7.印刷偏移印刷偏移8.TTV（平整度）（平整度）9.鋁珠、鋁苞鋁珠、鋁苞10.印刷圖形印刷圖形11.漏漿漏漿12.外形尺寸外形尺寸二、常見缺陷的檢查項目二、常見缺陷的檢查項目三、具體檢查項目的分析與判斷三、具體檢查項目的分析與判斷印刷圖形前印刷圖形前單晶色差對比單晶色差對比多晶色差對比多晶色差對比水痕印水痕印 臟污臟污C級色斑級色斑B級發(fā)白色斑級發(fā)白色斑未鍍膜未鍍膜級淡藍(lán)色斑級淡藍(lán)色斑新的標(biāo)準(zhǔn)新的標(biāo)準(zhǔn):與舊的標(biāo)準(zhǔn)相同與舊的標(biāo)準(zhǔn)相同.厚度厚度A級級B級級C級級缺陷缺陷/報廢片報廢片300umSTF1031

21、.01.0STF1031.51.5STF1032.0STF1253.5STF1503.5STF156無無STF1251.251.25STF1252.0STF1501.51.5STF1503.5STF1561.51.5STF1563.5270厚度厚度300umSTF1031.01.0STF1031.5STF1251.51.5STF1252.0STF1502.02.0STF1503.5STF1562.02.0STF1563.5240厚度厚度270umSTF1031.51.5STF1032.02.0STF1032.5STF1254.0STF1504.0STF156STF1251.751.75STF1

22、252.5STF1502.52.5STF1504.0STF1562.52.5STF1564.0240umSTF1031.51.5STF1032.0STF1252.02.0STF1252.5STF1502.52.5STF1504.0STF1562.52.5STF1564.0需切角需切角（6）崩邊、缺口、掉角及圖片示例）崩邊、缺口、掉角及圖片示例鋁苞鋁苞鋁珠鋁珠（10）印刷圖形及圖片示例）印刷圖形及圖片示例 副柵線副柵線:背電極背電極:背電場背電場:背電極背電極背電場背電場完全未印刷背電場完全未印刷背電場背電場已印刷背電場已印刷粗點粗點:印刷圖形示例印刷圖形示例粗點粗點STF正面疊片正面疊片背面疊片背面疊片漏漏 漿漿側(cè)面漏漿側(cè)面漏漿四、用分選儀測試對電池片進(jìn)行分選檢測四、用分選儀測試對電池片進(jìn)行分選檢測五、測試分選安全注意事項五、測試分選安全注意事項1.及時清理行走臂的碎片,防止堵塞電機(jī)或產(chǎn)生新的碎片2.出現(xiàn)報警時應(yīng)首先查看報警信息顯示,然后采取相應(yīng)措施3.機(jī)器自動運(yùn)行時不要打開或調(diào)用需手動狀態(tài)下運(yùn)行的軟件功能（如攝像校正，輸入輸出顯示控制等），否則會造成死機(jī)4.嚴(yán)禁在機(jī)器運(yùn)行時從運(yùn)動的部件上取放電池片或做其它操作