2022光伏組件衰減LeTID技術(shù)

太陽能光伏組件LeTID衰減機理、控制及測試蔣方丹阿特斯，電池研發(fā)高級總監(jiān)2019年高效多晶及光伏先進技術(shù)和產(chǎn)品研討會蘇州，2019年3月8日CSIQNASDAQListed目錄LeTIDLeTID衰減行為及可能機理LeTIDLeTID控制方法及表現(xiàn)LeTIDLeTID相關(guān)測試標準 2什么是LID/LeTID？LIDLight-InducedDegradation

LeTIDLightandelevatedTemperatureInducedDegradation高溫LID（LIDatelevatedtemperature）PIDPID、LID問題已解決對于部分技術(shù)手段較少的公司，LeTID仍然是一個問題！恢復，1個月內(nèi)機制清晰，由硼氧缺陷對導致。PERC少子擴散距離更長，LIDLID低氧等技術(shù)手段來解決。

恢復，長達幾年時間接受。高溫加速LeTID衰減PLcountPLcountNLeTIDPLcountPLcountTime(Hour)10001000Time(Hour)Time(Hour)10001000Time(Hour)LIDLID衰減行為和機理PAGE4PAGE4LIDinCz-SiLID被認為與硼氧缺陷對相關(guān)

SchmidtJ.etal.,IEEEPhotovoltaicSpecialistsConference,13-18,(1997)SchmidtJ.etal.,PhysicalReviewB69,(2004)BotheK.etal.,JournalofAppliedPhysics99,013701(2006)BsO2&BiO2模型LIDLID控制方法PAGE5PAGE5硼氧缺陷對導致的LID，可以通過低氧、摻鎵、氫鈍化等技術(shù)或組合技術(shù)來有效控制。穩(wěn)定穩(wěn)定0.01sun,25℃穩(wěn)定0.01sun,25℃ForsterM.etal.,Appl.Phys.Lett.100,042110(2012)[APOLLONSOLAR] Herguth,A.etal.,Proc.4thWCPEC,940-943(2006)[Konstanz]LeTIDLeTID衰減行為–多晶首先發(fā)現(xiàn)PAGE6PAGE6LeTID衰減現(xiàn)象首先由SCHOTTSolar在多晶電池上發(fā)現(xiàn)。溫度越高，衰減幅度越大，需要長時間才能達到穩(wěn)定。摻鎵片也存在衰減。PERC電池比全鋁BSF電池更嚴重。Bdopedmc-Si Gadopedmc-Si 0.4Sun-75oC-334hrs RamspeckK.etal.,27thEUPVSEC,861-865(2012)[SCHOTTSolar]PAGE7PAGE7LeTID衰減行為–單晶也存在HanwhaQ-cells報道，在25℃條件下衰減穩(wěn)定（硼氧缺陷對）的單晶PERC電池，在75℃高溫條件下也存在LeTID衰減。FertigF.etal.,EnergyProcedia124,338–345(2017).[Hanwha]LeTIDLeTID衰減行為–大多數(shù)硅材料都存在PAGE8PAGE8更多的研究結(jié)果表明，大多數(shù)硅材料都存在LeTID

ChenD.etal.,Sol.Energ.Mat.Sol.C.185,174–182(2018).[UNSW]DopingMaterialP-typeN-typeBGaPFZ√Cz√√Cast-mono√mc√√RamspeckK.etal.,27thEUPVSEC,861-865(2012)[SCHOTTSolar] Niewelt,T.etal.,J.Appl.Phys.121,185702(2017).[Fraunhofer]LeTIDLeTID衰減比較–單晶vs.多晶PAGE9PAGE9R.Gottschalgetal.,FraunhoferCSP,35thEUPVSEC,20181A,75oC在2018年9月份的EUPVSEC會議上，F(xiàn)raunhoferCSP報道了對市場上商業(yè)獲取的6組單晶PERC和3組多晶PERC組件的LeTID測試結(jié)果。所有多晶PERC組件的LeTID衰減小于2%；單晶PERC組6組中有5組衰減大于2%。多晶PERC組件LeTID衰減較單晶PERC低1.7%。LeTIDLeTID衰減可能機理–HanwhaPAGE10PAGE100.3Sun-75oC 0.3Sun-75oC Hanwha的研究發(fā)現(xiàn)：LeTID對Oi含量并不敏感，但與硅錠中的高度有關(guān)聯(lián)。與ARC鈍化膜的類型和電荷無關(guān)。LeTID衰減機理可能來源于體材料。LeTIDLeTID衰減可能機理–FraunhoferPAGE11PAGE11LukaT.etal.,EnergyProcedia124,759–766(2017).[Fraunhofer]LBICmappingsatamc-SiPERCsolarcella)beforelightsoaking;b)afterlightsoaking

Cross-sectionalSEMshowsCuparticleintheenhanceddegradationregionFraunhofer的研究發(fā)現(xiàn)：LeTID衰減幅度在電池片面積內(nèi)比較均勻。晶界位置的衰減反而較低，可能是吸雜導致。高衰減的區(qū)域發(fā)現(xiàn)有鈍化膜損壞和存在含Cu元素的雜質(zhì)顆粒存在。LeTID衰減機理可能是雜質(zhì)和缺陷導致。LeTIDLeTID衰減可能機理–UNSWPAGE12PAGE12ChanC.etal.,SolarRRL1,1600028(2017).[UNSW]ChenD.etal.,SolarEnergyMaterialsandSolarCells172,293–300(2017).[UNSW]Darkannealingmodulatesthedegradationbehavior Firingcausesanidenticaldefectinbothmc-andCz-Si1Sun-75oC UNSW的研究發(fā)現(xiàn)：暗退火導致氫原子擴散，誘發(fā)衰減行為變化。推測氫原子不僅起到鈍化雜質(zhì)和缺陷的作用，同時也可以誘發(fā)形成部分的復合敏感中心。單晶和多晶硅片在熱過程中形成類似的復合敏感中心。提出HID（HydrogenInducedDegradation）衰減機理。UNSWUNSW提出“氫模型”PAGE13PAGE13FungT.etal.,SolarEnergyMaterialsandSolarCells184,48–56(2018).[UNSW]WenhamA.etal.,7thWorldConferenceonPhotovoltaicEnergyConversion,20184-statemodel4態(tài)模型UNSW提出新的四態(tài)模型，引入氫原子RESERVOIR-光照”循環(huán)過程的少子壽命變化。氫原子與其它雜質(zhì)形成的缺陷對的價態(tài)變化被認為是衰減根源。LeTIDLeTID可能機理–ISCKonstanzPAGE14PAGE14體材料衰減及再生 鈍化膜衰減 SperberD.etal.,IEEEJournalofPhotovoltaics7,1627–1634(2017).[Konstanz]ISCKonstanz的研究發(fā)現(xiàn)：高溫長時間衰減后（1Sun、80oC、~100h），發(fā)現(xiàn)AlOx/SiNx鈍化膜的衰減，表現(xiàn)在J0復合電流的上升。在Fz、Cz和多晶中都發(fā)現(xiàn)類似的行為。LeTID衰減機理：不僅是體材料衰減，也包括鈍化衰減（passivationdegradation）。LeTIDLeTID可能機理–ISCKonstanz匯總結(jié)論PAGE15PAGE15R.Kopecek:\h/guest-blog/is-letid-degradation-in-perc-cells-another-degradation-crisis-even-worse-thLIDLIDLeTIDLeTID目錄目錄PAGE16PAGE16LeTIDLeTID衰減行為及可能機理LeTIDLeTID控制方法及表現(xiàn)LeTIDLeTID相關(guān)測試標準LID/LeTIDLID/LeTID控制方法–文獻調(diào)研PAGE17PAGE17 MethodsproposedMethodsproposedUNSWMethodssummarizedbyISCKonstanzR.Kopecek:\h/guest-blog/is-letid-degradation-in-perc-cells-another-degradation-crisis-even-worse-thCSICSI獨創(chuàng)的LID/LeTID控制技術(shù)PAGE19PAGE19關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和解決方案：鑄錠/硅片：雜質(zhì)控制、摻雜優(yōu)化CSAR：先進的氫鈍化技術(shù)在線控制：加嚴的衰減監(jiān)控措施加嚴加嚴CID衰減檢測技術(shù)PAGE20PAGE20電注入衰減技術(shù)CID（CurrentInjectionDegradation）新材料/新工藝/新產(chǎn)品導入，采用長時間CID以評估最大的衰減風險。在線工藝監(jiān)控，采用標準CID，確保產(chǎn)品質(zhì)量。CSIP4CSIP4組件LID衰減表現(xiàn)優(yōu)異PAGE21PAGE21RegularOPCTLIDmonitoringdata:P4vs.P3

P3&P4LIDwellundercontrolP4組件LID表現(xiàn)良好，甚至優(yōu)于常規(guī)P3多晶組件。CSIP4CSIP4組件LeTID衰減表現(xiàn)最佳–第三方測試報告PAGE22PAGE22CSIP4isthebestbyamileUNSW測試結(jié)果表明，CSIP4組件的LeTID衰減程度最低，性能最優(yōu)。目錄目錄PAGE23PAGE23LeTIDLeTID衰減行為及可能機理LeTIDLeTID控制方法及表現(xiàn)LeTIDLeTID相關(guān)測試標準LID/LeTIDLID/LeTID測試標準提案一覽PAGE24PAGE24標準提案SampleMethodProceduresIEC61215-1ED2Module2步法第1步：MQT19.1，初始光衰（1sun，<50℃）第2步：MQT23.1，電注入LeTID衰減（Isc-Impp，75℃）IEC63202-1Cell1步法光致衰減（1sun，60±5℃，最大20kWh）draft_LID_standard（EuropeSEMIgroup）Cell1步法電流注入LeTID衰減測試（10A，溫度和時間可變量）NP_Cell_LeTID（CSI&GCL）Cell1步法高溫光照測試（1sun，75℃或85℃，時間待定）Institutes（UNSW,etc）Cell1步法高溫光照測試（1sun，75℃或85℃，時間待定）1步法激光快速測試（20-40sun，130℃，30s）IEC61215-1ED2IEC61215-1ED2LeTID測試相關(guān)內(nèi)容PAGE25PAGE25ModuleLeTIDtestinIEC61215-1ED21ststep,MQT19.1,InitialStabilizationbylightsoaking2ndstep,MQT23.1,LeTIDDegradationLabeledas“LeTIDsensitive”ifLeTIDdegradation>5%電池片電池片LeTID測試標準思路PAGE26PAGE26LeTIDLightandelevatedLeTIDLightandelevatedTemperatureInducedDegradationLeTID,aliashigh-tempLIDLightInducedDegradationatelevatedTemperature高溫LID測試標準思路：低溫LID測試不能體現(xiàn)高溫衰減風險。LeTID應(yīng)該更準確描述為高溫LID。制定高溫LID測試標準，應(yīng)選擇合理的測試條件，以更有效評估出高溫衰減風險，從而幫助行業(yè)提升組件產(chǎn)品質(zhì)量。高溫LID測試標準可能有助于解釋再生性能，以更好地了解對實際發(fā)電性能的影響。電池片高溫電池片高溫LID測試標準思路PAGE27PAGE27IEC測試標準草案提議（在研）：Forabatchofto-be-testcellsIVmeasurementIVmeasurementLightexposure(12kWh/m2@1sun,85±5℃