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電池片衰減原因強(qiáng)分析

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     硅片質(zhì)量對(duì)太陽(yáng)能電池功能的影響,首要觸及少子壽數(shù)、前期光致衰減、位錯(cuò)對(duì)電池功能的影響,淺談組件功率下降的原因與解決方式等。

    一、相關(guān)概念

    1、少子

    少子,即少量載流子,它相關(guān)于多子而言。半導(dǎo)體資料中有電子和空穴兩種載流子。如果在半導(dǎo)體資料中某種載流子占少量,導(dǎo)電中起到次要作用,則稱它為少子。如,在N型半導(dǎo)體中,空穴是少量載流子,電子是大都載流子;在P型半導(dǎo)體中,空穴是大都載流子,電子是少量載流子。

    2、光致衰減

    關(guān)于硼摻雜的Cz法生長(zhǎng)的單晶硅太陽(yáng)能電池,當(dāng)它暴露于光照下時(shí),電池功能會(huì)衰減,并終究到達(dá)一個(gè)安穩(wěn)的功率,這種現(xiàn)象叫作光致衰減。

    3、熱斑
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    太陽(yáng)電池?zé)岚呤侵柑?yáng)電池組件在陽(yáng)光照射下,由于部分組件受到遮擋無(wú)法作業(yè),使得被隱瞞的部分升溫遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未被隱瞞部分,致使溫度過(guò)高呈現(xiàn)燒壞的暗斑。熱斑或許導(dǎo)致整個(gè)電池組件損壞,形成丟失。因而,需要研究形成熱斑的內(nèi)涵原因,然后減小熱斑形成的或許性。太陽(yáng)電池?zé)岚叩男纬墒滓蓛蓚€(gè)內(nèi)涵要素構(gòu)成,別離與內(nèi)阻和太陽(yáng)電池自身暗電流大小有關(guān)。

    4、反向電流(reversecurrent)

    反向電流原本是針對(duì)二極管提出的一個(gè)概念,當(dāng)二極管反向偏置的時(shí)候本來(lái)應(yīng)該是不導(dǎo)通的,沒(méi)有電流;可是實(shí)際在二極管兩頭加反向電壓的時(shí)候,會(huì)有弱小的電流流過(guò)二極管,這個(gè)電流便是反向電流。

    從反向電流和漏電流都能夠判別Si片中雜質(zhì)含量高低。

    5、暗電流(darkcurrent)與暗電流曲線

    指無(wú)光照條件下,P-N結(jié)在不同電壓下的電流。暗電流曲線是指太陽(yáng)能電池在沒(méi)有光照下的電壓-電流(IV)曲線,測(cè)驗(yàn)辦法與光電流相同,僅僅有必要徹底阻隔光線。

    丈量暗電流的意義在于表征電池的整流效應(yīng)。好的電池應(yīng)該有比較高的整流比,也便是正向暗電流比反向暗電流高越多越好。電流的整流效應(yīng)與電池開路電壓有關(guān)。

    二、少子壽數(shù)對(duì)電池功能的影響

    少子壽數(shù)是指半導(dǎo)體資料在外界注入(光或電)中止后,少量載流子從最大值衰減到無(wú)注入時(shí)的初值之間的平均時(shí)間。少子壽數(shù)值越大,相應(yīng)的資料質(zhì)量越好。

    電池片從線上下來(lái)測(cè)驗(yàn)的時(shí)候,如果是燒結(jié)后的測(cè)驗(yàn),在電場(chǎng)的作用下少子會(huì)定向移動(dòng),一般少子是由半導(dǎo)體本征激發(fā)而發(fā)生,暗電流過(guò)大會(huì)導(dǎo)致開路電壓變小,直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率下降,但是暗電流過(guò)小的話,闡明少子的量少,少子少闡明少子壽數(shù)短,在少子被激發(fā)出來(lái)后很快的被復(fù)合掉。

    少子壽數(shù)由少子的有用質(zhì)量和散射有關(guān),有用質(zhì)量是與能帶結(jié)構(gòu)決議,一般片子都是固定的,有用質(zhì)量也是固定的,所以少子壽數(shù)首要與散射有關(guān),散射分離子散射,缺陷散射,和晶格散射等,如果片子內(nèi)部缺陷多,離子多,晶格震動(dòng)越厲害,散射率越顯著,散射率越大,少子壽數(shù)大大越低,此外散射還與溫度有關(guān),溫度越高,內(nèi)部的微觀運(yùn)動(dòng)越劇烈,導(dǎo)致散射率變大,少子壽數(shù)下降,少子

    壽數(shù)下降直接導(dǎo)致片子的短路電流減小,導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率下降,因而經(jīng)過(guò)判別暗電流的大小,咱們能夠知道片子的基本狀況,是好是壞,壞在哪里也就一覽無(wú)余了。

    三、前期光致衰減對(duì)電池功能的影響

    1、光伏組件輸出功率的衰減的兩個(gè)階段

    第一個(gè)階段,咱們能夠把它稱作初始的光致衰減,即光伏組件的輸出功率在剛開始運(yùn)用的開始幾天內(nèi)發(fā)生較大起伏的下降,但隨后趨于安穩(wěn)。導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生的首要原因是光照或電流注入導(dǎo)致硅片中的硼和氧形成硼氧復(fù)合體,降低了少子壽數(shù)。

    第二個(gè)階段,咱們能夠把它稱作組件的老化衰減,即在長(zhǎng)期運(yùn)用中呈現(xiàn)的極緩慢的功率下降,發(fā)生的首要原因與電池緩慢衰減有關(guān),也與封裝資料的功能退化有關(guān)。

    其中第一階段的前期光致衰減是由硅片質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致的。

    2、前期光致衰減的危害

    (1)危害

    前期光致衰減一方面會(huì)引起組件功率在運(yùn)用的開始幾天內(nèi)發(fā)生較大起伏的下降,使標(biāo)稱功率和實(shí)際功率不符;另一方面,如果同一組件內(nèi)各個(gè)電池片光致衰減不一致,會(huì)形成原本分選時(shí)電功能一致的電池片,經(jīng)過(guò)光照后,電功能存在很大誤差,引起組件曲線反常和熱斑現(xiàn)象,導(dǎo)致組件前期失效。熱斑電池的溫度與周電池的溫度相差較大,過(guò)熱區(qū)域可引起EVA加快老化變黃,使該區(qū)域透光率下降,然后使熱斑進(jìn)一步惡化,導(dǎo)致組件的前期失效。

    (2)怎么怎么消除或減小熱斑

    為了防止太陽(yáng)電池由于熱斑效應(yīng)而遭受破壞,最好在太陽(yáng)電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個(gè)旁路二極管,以避免光照組件所發(fā)生的能量被受遮蔽的組件所耗費(fèi),該二極管的作用是當(dāng)電池片呈現(xiàn)熱斑效應(yīng)不能發(fā)電時(shí),起旁路作用,讓其它電池片所發(fā)生的電流從二極管流出,使太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)發(fā)電,不會(huì)由于某一片電池片呈現(xiàn)問(wèn)題而發(fā)生發(fā)電電路不通的狀況。

    能解決熱斑的二極管很多,但現(xiàn)在的關(guān)鍵是挑選結(jié)溫最低的,發(fā)生熱斑時(shí),很大的電流將經(jīng)過(guò)二極管,較短時(shí)間內(nèi),二極管的溫度將上升很快,直至超越接線盒內(nèi)部構(gòu)件的融化溫度,接線盒將被焚毀。

    在IEC61215第二版中,有二極管發(fā)熱測(cè)驗(yàn),其辦法如下:把組件放在75度烘箱中至熱安穩(wěn),在二極管中通組件的實(shí)際短路電流,熱安穩(wěn)后(例如1h),丈量二極管的外表溫度,依據(jù)以下公式計(jì)算實(shí)際結(jié)溫Tj=Tcase+R*U*I其中R為熱阻系數(shù),由二極管廠家給出,Tcase是二極管外表溫度(用熱電偶測(cè)出),U是二極管兩頭壓降(實(shí)測(cè)值),I為組件短路電流。計(jì)算出的Tj不能超越二極管標(biāo)準(zhǔn)書上的結(jié)溫規(guī)模。

    所以,關(guān)于這個(gè)測(cè)驗(yàn),挑選二極管要看以下幾個(gè)量:電流(大的好)、最大結(jié)溫(大的好)、熱阻(小的好)、壓降(小的好)、反向擊穿電壓(一般40V就遠(yuǎn)遠(yuǎn)夠了)。

    3、解決辦法

    1)改進(jìn)硅單晶質(zhì)量

    A.利用磁控直拉硅單晶工藝

    此工藝不僅能操控單晶中的氧濃度,也使硅單晶縱向、徑向電阻率均勻性得到改進(jìn),但需裝備磁場(chǎng)設(shè)備并提供激磁電源,添加本錢和工藝難度;

    B.運(yùn)用摻磷的N型硅片

    從現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化的絲網(wǎng)印刷P型電池工藝來(lái)看,N型電池在轉(zhuǎn)化功率和制形本錢上還沒(méi)有優(yōu)勢(shì),一些關(guān)鍵工藝有待解決

    C.用稼代替硼作為P型摻雜劑

    由于稼在硅中的分凝系數(shù)為0.008,遠(yuǎn)小于硼的0.8,這使得摻稼單晶硅棒的電阻率散布相對(duì)摻硼單晶較寬,但關(guān)于市場(chǎng)上單晶硅電池要求電阻率為0.5-6歐姆的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)模,這并不是個(gè)問(wèn)題,現(xiàn)有電池工藝徹底能夠承受。

    選用稼代替硼作為P型摻雜劑的優(yōu)勢(shì)首要有:

    ①對(duì)現(xiàn)有拉晶設(shè)備和工藝無(wú)任何影響,僅需將硼摻雜劑改為稼摻雜劑;

    ②對(duì)現(xiàn)有電池制造工藝無(wú)任何影響;

    ③每50千克硅料僅需摻稼1~2克,本錢約為10元

    2)電池片光照預(yù)衰減

    四、位錯(cuò)對(duì)電池功能的影響

    硅片中存在著極高的位錯(cuò)密度,成為少量載流子的強(qiáng)復(fù)合中心,終究導(dǎo)致電池和組件功能的嚴(yán)重下降。

    五、太陽(yáng)能電池生產(chǎn)工藝中每個(gè)工序的工藝難點(diǎn)

    1、制絨的工藝難點(diǎn)是絨面金字塔要小而均勻,沒(méi)有手指印,花籃印,色差,發(fā)白等現(xiàn)象;

    2、擴(kuò)散是中心工序,難點(diǎn)是方塊電阻不均勻,以及PN結(jié)的深淺操控(結(jié)合硅片狀況);

    3、去邊要求刻去邊上的PN結(jié),對(duì)與刻邊的操控,刻后漏電流要小;

    4、去PSG便是去除外表的磷硅玻璃,腐蝕往后外表清潔,瀝水作用好;

    5、減反射膜首要是操控膜的厚度(最佳厚度為1/4光波長(zhǎng)),以及沒(méi)有色差;

    6、印刷能夠說(shuō)是比較重要的環(huán)節(jié),背面鋁漿的厚度,柵線的寬度和高度,要求漿料的粘稠度要和網(wǎng)板匹配起來(lái),和硅片的具體狀況匹配才能到達(dá)比較好的作用。

    7、燒結(jié)要重要的是溫度以及履帶的速度操控,這要依據(jù)硅片以及漿料的具體狀況調(diào)整到比較好的規(guī)模

    (本文轉(zhuǎn)載自光伏技能共享溝通)

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    電池片衰減

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