晶體矽電池組件EL缺陷分析

2020-11-22 電子產品世界

:EL檢測儀，又稱太陽能組件電致發光缺陷檢測儀，是跟據矽材料的電致發光原理對組件進行缺陷檢測及生產工藝監控的專用測試設備。給晶體矽電池組件正向通入1-1.5倍Isc的電流後矽片會發出1000-1100nm的紅外光，測試儀下方的攝像頭可以捕捉到這個波長的光並成像於電腦上。因為通電發的光與PN結中離子濃度有很大的關係，因此可以根據圖像來判斷矽片內部的狀況。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/177434.htm

缺陷種類一：黑心片

EL照片中黑心片是反映在通電情況下電池片中心一圈呈現黑色區域，該部分沒有發出1150nm的紅外光，故紅外相片中反映出黑心，此類發光現象和矽襯底少數載流子濃度有關。這種電池片中心部位的電阻率偏高。

缺陷種類一：黑心片

缺陷種類二：黑團片

多晶電池片黑團主要是由於矽片供應商一再縮短晶體定向凝固時間，熔體潛熱釋放與熱場溫度梯度失配導致矽片內部位錯缺陷。

缺陷種類二：黑團片

缺陷種類三：黑斑片

黑斑片一般是由於矽料受到其他雜質汙染所致。通常少數載流子的壽命和汙染雜質含量及位錯密度有關。黑斑中心區域位錯密度>107個/cm2，黑斑邊緣區域位錯密度>106個/cm2均為標準要求的1000～10000倍這是相當大的位錯密度。

缺陷種類三：黑斑片

缺陷種類四：短路黑片

缺陷種類五：非短路黑片

短路黑片、非短路黑片成因

電池片黑片有兩種，全黑的我們稱之為短路黑片，通常是由於焊接造成的短路或者混入了低效電池片造成的。而邊緣發亮的黑片我們稱之為非短路黑片，這種電池片大多產生於單面擴散工藝或是溼法刻蝕工藝，單面擴散放反導致在背面鍍膜印刷，造成是PN結反，也就是我們通常所說的N型片，這種電池片會造成IV測試曲線呈現臺階，整個組件功率和填充因子都會受到較大影響。

缺陷種類六：網格片

網格片是由於電池片在燒結過程中溫度不當所致，網紋印屬於0級缺陷，下圖所示的網格片組件可以判為A級品。

缺陷種類六：網格片

缺陷種類七：斷柵片

電池片斷柵是在絲網印刷時造成的，由於漿料問題或者網版問題導致印刷不良。輕微的斷柵對組件影響不是很大，但是如果斷柵嚴重則會影響到單片電池片的電流從而影響到整個組件的電性能。

缺陷種類七：斷柵片

缺陷種類八：過焊片

電池片過焊一般是在焊接工序產生的，過焊會造成電池部分電流的收集障礙，該缺陷發生在主柵線的旁邊。成像特點是在EL圖像下，黑色陰影部分從主柵線邊緣延副柵線方向整齊延伸。柵線外側區域，一般為全黑陰影。柵線之間一種是全黑陰影，一種是由深至淺的過渡陰影。我們通過計算黑色區域的面積來判定缺陷的級別。

缺陷種類八：過焊片

缺陷種類九：明暗片

明暗片是由於轉換效率不同的電池片混入同一個組件中，特別明亮的電池片是電流較大的電池片，電流差異越大，亮度的差異就越明顯。混檔會導致高檔次的電池片在組件工作過程中不能徹底發揮其發電能力，從而造成浪費。

缺陷種類九：明暗片

缺陷種類十：局部斷路片

電池片沿著主柵線的一邊全部為黑色表明這一邊的電子無法被主柵線收集，通常是由於電池片背面印刷偏移導致鋁背場和背電極印無法接觸從而形成了局部斷路。我們應該在層壓前EL加強檢驗及時將這種電池片挑出，防止流入後道工序。

缺陷種類十：局部斷路片

缺陷種類十一：裂紋片、破片

裂紋片的成像特點是裂紋在EL測試下產生明顯的明暗差異的紋路（黑線）。裂紋可能造成電池片部分毀壞或電流的缺失。在EL測試下，如果表現為以裂紋為邊緣的一片區域呈完全的黑色，那麼該區域為破片。裂紋會造成其橫貫的副柵線斷裂，從而影響電流收集。而主柵線因有鍍錫銅帶相連，不會造成斷路。根據此特性，各種裂紋造成的電池失效面積如下：

缺陷種類十一：裂紋片、破片

隱裂片、破片原因分析

由於產生隱裂片和破片的原因非常複雜，各種類型的外力因素均可能造成電池片裂紋甚至破片，因此很難尋求統一規律或得出確定性答案，因此現只對有可能造成晶體矽電池組件隱裂紋或破片的原因做探索性分析。

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