什么原因造成EL測(cè)試明暗差異大？明暗片對(duì)組件功率衰減有何影響

———什么原因造成EL測(cè)試明暗差異大？明暗片對(duì)組件功率衰減有何影響？針對(duì)光伏組件EL測(cè)試時(shí)消失的明暗差異現(xiàn)象，通過(guò)EL測(cè)試機(jī)理及明暗影響因素解析特別產(chǎn)生的緣由，并評(píng)估此類(lèi)組件的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。分析表明，組件EL測(cè)試發(fā)覺(jué)的明暗差異問(wèn)題，既有電池效率失配的緣由，也有電流失配的緣由。從組件功率衰減方面來(lái)看，效率失配對(duì)組件功率衰減的影響較大，電流失配對(duì)組件功率衰減的影響較小。

一、EL測(cè)試的機(jī)理

EL測(cè)試的機(jī)理是電致發(fā)光成像，利用少數(shù)載流子的電致輻射復(fù)合發(fā)光，對(duì)光伏組件在外加偏壓時(shí)發(fā)出的熒光進(jìn)行收集成像，可快速檢測(cè)出太陽(yáng)電池中肉眼無(wú)法識(shí)別的復(fù)合缺陷。EL圖片中的明暗差異可以反映復(fù)合發(fā)光的狀況，其中，黑斑是由于在通電狀況下電池中的該位置未發(fā)出1150nm的紅外光導(dǎo)致的，電池中的黑斑、明暗差異還與少數(shù)載流子的濃度有關(guān)。

二、EL測(cè)試中明暗差異的緣由分析

通過(guò)返工拆片后復(fù)測(cè)電池效率、電池分類(lèi)后重新組裝試驗(yàn)組件等方法，得出EL測(cè)試中明暗差異大的混檔問(wèn)題產(chǎn)生的緣由，主要有以下幾方面。

2.1電池效率差異導(dǎo)致的明暗差異

對(duì)組件進(jìn)行EL測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖1所示。從圖中可以看出，此組件為混檔組件。拆下混檔組件的電池(帶焊帶)，從中選取2片明片和2片暗片測(cè)試其效率。明片的效率分別為20.25%和20.29%，暗片的效率分別為19.50%和19.20%。對(duì)于由于效率不同而消失的明暗程度差異較高的組件，確其為效率混檔。

2.2EL測(cè)試中單片電池的明暗差異

2.2.1不同效率電池的EL測(cè)試明暗差異

選取效率分別為20.3%和19.8%的電池進(jìn)行EL測(cè)試，觀看明暗差異。結(jié)果發(fā)覺(jué)，高效率電池在EL測(cè)試時(shí)未發(fā)覺(jué)明暗差異，低效率電池中消失了10%明暗程度的差異，屬于灰階問(wèn)題。因此可以認(rèn)為，低效率電池中才會(huì)消失明暗差異。

2.2.2同一效率電池的EL測(cè)試明暗差異

選取200片效率都為19.8%的電池進(jìn)行EL測(cè)試，然后從中選擇12片EL圖像顯示偏亮的電池(簡(jiǎn)稱(chēng)“偏明片”)，將其編號(hào)為1#～12#；選擇12片EL圖像顯示偏暗的電池(簡(jiǎn)稱(chēng)“偏暗片”)，將其編號(hào)為13#～24#。

圖2為2#和14#電池的EL圖片。將選取的1#～12#偏明片、13#～24#偏暗片與同一效率的48片常規(guī)電池進(jìn)行串焊、疊層制成試驗(yàn)組件，然后進(jìn)行EL測(cè)試，結(jié)果如圖3所示。圖中，中間兩排偏明片與偏暗片的位置與編號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

結(jié)合圖1和表1可知，發(fā)黑的電池均是選取電池時(shí)的偏暗電池，這說(shuō)明同一低效率檔位時(shí)，明暗差異較大的電池制成的組件，其EL測(cè)試會(huì)表現(xiàn)出類(lèi)似“混檔”的現(xiàn)象[3]。

從選取的24片電池中隨便選取7片偏明片和4片偏暗片，用電性能測(cè)試儀對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表2所示。

由表2中的數(shù)據(jù)可知，偏暗片的電流并未小于偏明片。這說(shuō)明即使有合理的電流分檔方案，也不能將其區(qū)分開(kāi)。由此可知，同一效率的電池，雖然其EL測(cè)試都為合格(發(fā)暗圖片整片勻稱(chēng)屬于合格類(lèi))，但是由其制成的組件進(jìn)行EL測(cè)試時(shí)仍會(huì)消失明暗差異，而且不能通過(guò)電流分檔來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題。

2.3凹凸電流失配導(dǎo)致的明暗差異

預(yù)備116片效率皆為20.5%的高電流(>9.00A)電池及100片同一效率的低電流(

結(jié)合圖4～圖6及表3中的數(shù)據(jù)可知，3塊組件均未消失混檔現(xiàn)象，但功率均有差異。相對(duì)于組件2號(hào)和組件3號(hào)，組件1號(hào)至少有0.5W的功率優(yōu)勢(shì)。對(duì)組件生產(chǎn)線中的電池進(jìn)行電流分檔并選取高電流電池對(duì)組件功率有明顯增益。

三、效率、電流失配在功率損失的評(píng)估

效率失配問(wèn)題主要體現(xiàn)在組件功率的衰減[4]，電流失配需要較長(zhǎng)的戶(hù)外實(shí)證來(lái)評(píng)估，因此，以模擬的思路進(jìn)行了如下測(cè)試。

1)選取效率分別為19.7%和19.6%的電池，放置105天(約3.5個(gè)月)后電池的效率衰減狀況如圖7所示。

由圖7可知，試驗(yàn)中的電池效率雖相差一個(gè)檔位，但在放置過(guò)程中都存在較明顯的效率衰減差異。制成組件后，會(huì)消失因電池效率衰減差異而造成組件功率損失較大[5]。

2)選取效率為20.3%的不同電流檔位的電池進(jìn)行60kWh/m2的光衰測(cè)試，其效率衰減狀況如圖8所示。由圖8可知，同一效率不同電流檔位的電池的效率衰減狀況差異不明顯。因此可以認(rèn)為，同一效率不同電流檔位的電池制成組件后，因電池效率衰減率不同而造成的組件功率損失較小。

四、結(jié)論

本文對(duì)光伏組件EL測(cè)試時(shí)消失的明暗差異現(xiàn)象進(jìn)行了分析討論，得出以下結(jié)論：

1)組件EL測(cè)試時(shí)發(fā)覺(jué)的明暗差異問(wèn)題，既有電池效率失配的緣由，也有電流失配的緣由。

2)同一效率不同電流檔位的電池制成組件后，從EL測(cè)試圖未發(fā)覺(jué)明顯的明暗差異；但組件生產(chǎn)中進(jìn)行電流分檔，選取高電流電池制作成組件，會(huì)提高組件功率，試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，選取高電流電池制成的組件會(huì)有至少0.5W的功率優(yōu)勢(shì)。

3)同一效率的電池有的偏暗，但電流并不低，因此對(duì)于組件EL測(cè)試的明暗差異問(wèn)題并不能通過(guò)電流分檔來(lái)解決。對(duì)于效率偏低，在生產(chǎn)中會(huì)造成不合格的電池應(yīng)當(dāng)建立灰階分檔，詳細(xì)分檔要求需結(jié)合生產(chǎn)線需求。

4)對(duì)于效率失配、電流失配的組件，其牢靠性方面風(fēng)險(xiǎn)較小，主要存在功率損失問(wèn)題。從電池效率衰減數(shù)據(jù)來(lái)看，效率失配組件的功率損失較大，電流失配組件的功率損失較小。

針對(duì)光伏組件EL測(cè)試時(shí)消失的明暗差異現(xiàn)象，通過(guò)EL測(cè)試機(jī)理及明暗影響因素解析特別產(chǎn)生的緣由，并評(píng)估此類(lèi)組件的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。分析表明，組件EL測(cè)試發(fā)覺(jué)的明暗差異問(wèn)題，既有電池效率失配的緣由，也有電流失配的緣由。從組件功率衰減方面來(lái)看，效率失配對(duì)組件功率衰減的影響較大，電流失配對(duì)組件功率衰減的影響較小。

一、EL測(cè)試的機(jī)理

EL測(cè)試的機(jī)理是電致發(fā)光成像，利用少數(shù)載流子的電致輻射復(fù)合發(fā)光，對(duì)光伏組件在外加偏壓時(shí)發(fā)出的熒光進(jìn)行收集成像，可快速檢測(cè)出太陽(yáng)電池中肉眼無(wú)法識(shí)別的復(fù)合缺陷。EL圖片中的明暗差異可以反映復(fù)合發(fā)光的狀況，其中，黑斑是由于在通電狀況下電池中的該位置未發(fā)出1150nm的紅外光導(dǎo)致的，電池中的黑斑、明暗差異還與少數(shù)載流子的濃度有關(guān)。

二、EL測(cè)試中明暗差異的緣由分析

通過(guò)返工拆片后復(fù)測(cè)電池效率、電池分類(lèi)后重新組裝試驗(yàn)組件等方法，得出EL測(cè)試中明暗差異大的混檔問(wèn)題產(chǎn)生的緣由，主要有以下幾方面。

2.1電池效率差異導(dǎo)致的明暗差異

對(duì)組件進(jìn)行EL測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖1所示。從圖中可以看出，此組件為混檔組件。拆下混檔組件的電池(帶焊帶)，從中選取2片明片和2片暗片測(cè)試其效率。明片的效率分別為20.25%和20.29%，暗片的效率分別為19.50%和19.20%。對(duì)于由于效率不同而消失的明暗程度差異較高的組件，確其為效率混檔。

2.2EL測(cè)試中單片電池的明暗差異

2.2.1不同效率電池的EL測(cè)試明暗差異

選取效率分別為20.3%和19.8%的電池進(jìn)行EL測(cè)試，觀看明暗差異。結(jié)果發(fā)覺(jué)，高效率電池在EL測(cè)試時(shí)未發(fā)覺(jué)明暗差異，低效率電池中消失了10%明暗程度的差異，屬于灰階問(wèn)題。因此可以認(rèn)為，低效率電池中才會(huì)消失明暗差異。

2.2.2同一效率電池的EL測(cè)試明暗差異

選取200片效率都為19.8%的電池進(jìn)行EL測(cè)試，然后從中選擇12片EL圖像顯示偏亮的電池(簡(jiǎn)稱(chēng)“偏明片”)，將其編號(hào)為1#～12#；選擇12片EL圖像顯示偏暗的電池(簡(jiǎn)稱(chēng)“偏暗片”)，將其編號(hào)為13#～24#。

圖2為2#和14#電池的EL圖片。將選取的1#～12#偏明片、13#～24#偏暗片與同一效率的48片常規(guī)電池進(jìn)行串焊、疊層制成試驗(yàn)組件，然后進(jìn)行EL測(cè)試，結(jié)果如圖3所示。圖中，中間兩排偏明片與偏暗片的位置與編號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

結(jié)合圖1和表1可知，發(fā)黑的電池均是選取電池時(shí)的偏暗電池，這說(shuō)明同一低效率檔位時(shí)，明暗差異較大的電池制成的組件，其EL測(cè)試會(huì)表現(xiàn)出類(lèi)似“混檔”的現(xiàn)象[3]。

從選取的24片電池中隨便選取7片偏明片和4片偏暗片，用電性能測(cè)試儀對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表2所示。

由表2中的數(shù)據(jù)可知，偏暗片的電流并未小于偏明片。這說(shuō)明即使有合理的電流分檔方案，也不能將其區(qū)分開(kāi)。由此可知，同一效率的電池，雖然其EL測(cè)試都為合格(發(fā)暗圖片整片勻稱(chēng)屬于合格類(lèi))，但是由其制成的組件進(jìn)行EL測(cè)試時(shí)仍會(huì)消失明暗差異，而且不能通過(guò)電流分檔來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題。

2.3凹凸電流失配導(dǎo)致的明暗差異

預(yù)備116片效率皆為20.5%的高電流(>9.00A)電池及100片同一效率的低電流(

結(jié)合圖4～圖6及表3中的數(shù)據(jù)可知，3塊組件均未消失混檔現(xiàn)象，但功率均有差異。相對(duì)于組件2號(hào)和組件3號(hào)，組件1號(hào)至少有0.5W的功率優(yōu)勢(shì)。對(duì)組件生產(chǎn)線中的電池進(jìn)行電流分檔并選取高電流電池對(duì)組件功率有明顯增益。

三、效率、電流失配在功率損失的評(píng)估

效率失配問(wèn)題主要體現(xiàn)在組件功率的衰減[4]，電流失配需要較長(zhǎng)的戶(hù)外實(shí)證來(lái)評(píng)估，因此，以模擬的思路進(jìn)行了如下測(cè)試。

1)選取效率分別為19.7%和19.6%的電池，放置105天(約3.5個(gè)月)后電池的效率衰減狀況如圖7所示。

由圖7可知，試驗(yàn)中的電池效率雖相差一個(gè)檔位，但在放置過(guò)程中都存在較明顯的效率衰減差異。制成組件后，會(huì)消失因電池效率衰減差異而造成組件功率損失較大[5]。

2)選取效率為20.3%的不同電流檔位的電池進(jìn)行60kWh/m2的光衰測(cè)試，其效率衰減狀況如圖8所示。由圖8可知，同一效率不同電流檔位的電池的效率衰減狀況差異不明顯。因此可以認(rèn)為，同一效率不同電流檔位的電池制成組件后，因電池效率衰減率不同而造成的組件功率損失較小。

四、結(jié)論

本文對(duì)光伏組件EL測(cè)試時(shí)消失的明暗差異現(xiàn)象進(jìn)行了分析討論，得出以下結(jié)論：

1)組件EL測(cè)試時(shí)發(fā)覺(jué)的明暗差異問(wèn)題，既有電池效率失配的緣由，也有電流失配的緣由。

2)同一效率不同電流檔位的電池制成組件后，從EL測(cè)試圖未發(fā)覺(jué)明顯的明暗差異；但組件生產(chǎn)中進(jìn)行電流分檔，選取高電流電池制作成組件，會(huì)提高組件功