產線用晶體硅光伏標準電池制作指南-編制說明

1、工作簡況1.1任務來源根據中國光伏行業(yè)協會2021年6月23日《關于印發(fā)2021年第一批光伏協會標準制修訂計劃的通知》的相關要求，《產線用晶體硅光伏標準電池制作指南》（2021003-CPIA）由英利能源（中國）有限公司牽頭負責，由中國光伏行業(yè)協會標準化技術委員會負責技術歸口和管理，項目制定周期為12個月。1.2協作單位及任務分工英利能源（中國）有限公司負責標準的起草、修改等，其他協會單位配合完成標準修改等工作。1.3編制過程2020年6月-12月，英利能源（中國）有限公司選取不同硅錠或晶棒位置的P型多晶、P型單晶、N型單晶硅片，測試氧含量、電阻率和電池光致衰減率性能，進行數據驗證，相關數據見第3章。2021年6月23日，《產線用晶體硅光伏標準電池制作指南》協會標準制定計劃正式下達。2021年6月-7月，英利能源（中國）有限公司經調研，結合測試數據，完成標準草案。2021年7月20日-7月26日，英利能源（中國）有限公司將草案發(fā)送至相關參與單位，包括天合、阿特斯、隆基、中國計量院、中建材、潤陽、通威太陽能等單位征集意見，并根據反饋意見修改完善草案。2021年7月29日，由中國光伏行業(yè)協會標準化技術委員會秘書處及電池組組長組織在福建省泉州市召開電池工作組第一次工作會議，會上對該標準進行了啟動，會上編制組對標準草案和編制說明進行介紹，與會單位包括阿特斯、天合、福建計量院、浙江愛旭、泰州中來、無錫質檢等單位參加對相關內容進行討論。2021年9月，根據起草會專家意見，英利能源（中國）有限公司將標準草案進行了修改并完成征求意見稿。2標準編制原則和主要內容的確定2.1編制原則本標準以產線用晶體硅光伏標準電池制作流程為基礎，以科學性、合理性和可行性為原則，在充分調研和認真驗證的基礎上完成本標準。本標準格式依據GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)則編寫。2.2主要內容本標準規(guī)定了產線用晶體硅光伏標準電池的術語和定義、產線用標準電池制作篩選、光衰處理、校準、管理及報告。本標準適用于采用晶體硅標準光伏電池進行測試電性能量值溯源的實驗室或生產線。3主要試驗或驗證的分析3.1測試方案選取不同硅錠或晶棒位置的P型多晶、P型單晶、N型單晶硅片，測試氧含量、電阻率和電池光致衰減率性能，得到使工作標準電池壽命周期內更穩(wěn)定所需硅片位置及氧含量電阻率的選取范圍。根據鑄錠不同位置，分別選取各段硅片進行氧含量電阻率測試，根據不同硅片氧含量，做成電池，分階段進行光衰預處理，并測試出其光衰預處理后衰減結果。3.2測試數據3.2.1不同氧含量P型多晶硅片制成電池光致衰減情況如圖1所示：圖1不同氧含量的P型多晶電池效率與光照時長關系通過以上數據看出：氧含量為2.5ppm和2.8ppm的硅片制成電池，光致衰減值偏小，在24KWH后基本穩(wěn)定。高氧含量的樣品在光照初期衰減速率未見明顯降低。3.2.2不同氧含量P型單晶硅片制成電池光致衰減情況每個氧含量段P型單晶硅片制成電池取樣，表征不同氧含量電池衰減（修正校準偏差后）如圖2和圖3所示：圖2P型單晶電池效率與光照時長關系圖3不同氧含量的P型單晶電池效率與光照時長關系通過以上數據看出：不同氧含量電池，衰減率與氧含量呈正相關，在初期12kWh/m2呈快速衰減，在24kWh/m2左右基本穩(wěn)定。3.2.3N型單晶棒不同區(qū)段硅片制成電池光致衰減情況圖3晶棒不同位置的N型單晶電池光照穩(wěn)定性通過以上數據看出：單晶N型晶棒各區(qū)段硅片制成電池后在33Kwh光照期間效率基本無衰減。3.3數據分析3.3.1對于多晶P型電池，在氧含量小于5ppma、電阻率0.9Ω.cm～1.5Ω.cm情況下，光致衰減范圍在1%～2.5%，光致衰減率與氧含量呈正相關，在累積輻照量24kwh時衰減率降低但仍在繼續(xù)，氧含量低的樣品衰減速率減小。3.3.2對于單晶N型電池，在氧含量9ppma～16ppma、電阻率1Ω.cm～5Ω.cm情況下，不同累積輻照量下均未見出現明顯光致衰減，其中電池樣品最大累積輻照量為33kWh/m2。單晶N型組件在累積輻照量55kWh/m2時，組件同樣未發(fā)現明顯光致衰減。3.3.3對于單晶P型電池，在氧含量6ppma～12ppma、電阻率1Ω.cm～2Ω.cm情況下，光致衰減范圍在1%～2.5%，隨著氧含量的增加光致衰減比率增大，在輻照量6kWh/m2時出現明顯衰減，輻照量為24kWh/m2時，衰減基本穩(wěn)定。單晶P型組件在累積輻照量為24kWh/m2時，光衰比率在1.6%～2%之間。3.4實驗結論3.4.1綜合產線平均效率產出比和衰減比率，對于多晶P型電池，建議選擇B2塊及以內的核心硅塊、氧含量5ppma以下的硅片進行標準電池制作。對于單晶N型電池，建議選擇較高效率段硅片（考慮中心效率產出比），如C段進行標準電池制作。對于單晶P型電池，建議選擇氧含量小于10ppma的中間段硅片進行標準電池制作。3.4.2通過對常見的電池種類（P型多晶、P型單晶、N型單晶）進行LID測試，以確定制作工作標準電池時光衰預處理的累計輻照量的確定，同時兼顧實際操作性。建議P型電池光衰的太陽累計輻照量不少于24kWh/m2，N型單晶可以不進行光衰處理。3.4.3以多晶為例，通過實驗驗證，核心硅塊的選擇（剔除邊緣、頂底紅區(qū)硅片），可以有效提高工作標準電池的穩(wěn)定性（儲存及使用）。4與國際標準、國外同類標準水平的對比情況目前國際上還沒有相關標準。5與國內有關現行法律、法規(guī)和強制性標準的關系該標準符合國家有關法律、法規(guī)的要求，與現行國家強制性標準協調一致。6重大分歧意見的處理經過和依據無7專利情況說明本標準未涉及專利，建議作為推薦性團體標準實施。8標準實施貫徹的建