晶體硅電池組件EL缺陷分析

:EL檢測(cè)儀，又稱太陽(yáng)能組件電致發(fā)光缺陷檢測(cè)儀，是跟據(jù)硅材料的電致發(fā)光原理對(duì)組件進(jìn)行缺陷檢測(cè)及生產(chǎn)工藝監(jiān)控的專用測(cè)試設(shè)備。給晶體硅電池組件正向通入1-1.5倍Isc的電流后硅片會(huì)發(fā)出1000-1100nm的紅外光，測(cè)試儀下方的攝像頭可以捕捉到這個(gè)波長(zhǎng)的光并成像于電腦上。因?yàn)橥姲l(fā)的光與PN結(jié)中離子濃度有很大的關(guān)系，因此可以根據(jù)圖像來(lái)判斷硅片內(nèi)部的狀況。

缺陷種類(lèi)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(xiàn)黑色區(qū)域，該部分沒(méi)有發(fā)出1150nm的紅外光，故紅外相片中反映出黑心，此類(lèi)發(fā)光現(xiàn)象和硅襯底少數(shù)載流子濃度有關(guān)。這種電池片中心部位的電阻率偏高。

缺陷種類(lèi)一：黑心片

缺陷種類(lèi)二：黑團(tuán)片

多晶電池片黑團(tuán)主要是由于硅片供應(yīng)商一再縮短晶體定向凝固時(shí)間，熔體潛熱釋放與熱場(chǎng)溫度梯度失配導(dǎo)致硅片內(nèi)部位錯(cuò)缺陷。

缺陷種類(lèi)二：黑團(tuán)片

缺陷種類(lèi)三：黑斑片

黑斑片一般是由于硅料受到其他雜質(zhì)污染所致。通常少數(shù)載流子的壽命和污染雜質(zhì)含量及位錯(cuò)密度有關(guān)。黑斑中心區(qū)域位錯(cuò)密度>107個(gè)/cm2，黑斑邊緣區(qū)域位錯(cuò)密度>106個(gè)/cm2均為標(biāo)準(zhǔn)要求的1000～10000倍這是相當(dāng)大的位錯(cuò)密度。

缺陷種類(lèi)三：黑斑片

缺陷種類(lèi)四：短路黑片

缺陷種類(lèi)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，通常是由于焊接造成的短路或者混入了低效電池片造成的。而邊緣發(fā)亮的黑片我們稱之為非短路黑片，這種電池片大多產(chǎn)生于單面擴(kuò)散工藝或是濕法刻蝕工藝，單面擴(kuò)散放反導(dǎo)致在背面鍍膜印刷，造成是PN結(jié)反，也就是我們通常所說(shuō)的N型片，這種電池片會(huì)造成IV測(cè)試曲線呈現(xiàn)臺(tái)階，整個(gè)組件功率和填充因子都會(huì)受到較大影響。

缺陷種類(lèi)六：網(wǎng)格片

網(wǎng)格片是由于電池片在燒結(jié)過(guò)程中溫度不當(dāng)所致，網(wǎng)紋印屬于0級(jí)缺陷，下圖所示的網(wǎng)格片組件可以判為A級(jí)品。

缺陷種類(lèi)六：網(wǎng)格片

缺陷種類(lèi)七：斷柵片

電池片斷柵是在絲網(wǎng)印刷時(shí)造成的，由于漿料問(wèn)題或者網(wǎng)版問(wèn)題導(dǎo)致印刷不良。輕微的斷柵對(duì)組件影響不是很大，但是如果斷柵嚴(yán)重則會(huì)影響到單片電池片的電流從而影響到整個(gè)組件的電性能。

缺陷種類(lèi)七：斷柵片

缺陷種類(lèi)八：過(guò)焊片

電池片過(guò)焊一般是在焊接工序產(chǎn)生的，過(guò)焊會(huì)造成電池部分電流的收集障礙，該缺陷發(fā)生在主柵線的旁邊。成像特點(diǎn)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(cè)區(qū)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(guò)渡陰影。我們通過(guò)計(jì)算黑色區(qū)域的面積來(lái)判定缺陷的級(jí)別。

缺陷種類(lèi)八：過(guò)焊片

缺陷種類(lèi)九：明暗片

明暗片是由于轉(zhuǎn)換效率不同的電池片混入同一個(gè)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(huì)導(dǎo)致高檔次的電池片在組件工作過(guò)程中不能徹底發(fā)揮其發(fā)電能力，從而造成浪費(fèi)。

缺陷種類(lèi)九：明暗片

缺陷種類(lèi)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(wú)法被主柵線收集，通常是由于電池片背面印刷偏移導(dǎo)致鋁背場(chǎng)和背電極印無(wú)法接觸從而形成了局部斷路。我們應(yīng)該在層壓前EL加強(qiáng)檢驗(yàn)及時(shí)將這種電池片挑出，防止流入后道工序。

缺陷種類(lèi)十：局部斷路片

缺陷種類(lèi)十一：裂紋片、破片

裂紋片的成像特點(diǎn)是裂紋在EL測(cè)試下產(chǎn)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(cè)試下，如果表現(xiàn)為以裂紋為邊緣的一片區(qū)域呈完全的黑色，那么該區(qū)域?yàn)槠破Ａ鸭y會(huì)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(huì)造成斷路。根據(jù)此特性，各種裂紋造成的電池失效面積如下：

缺陷種類(lèi)十一：裂紋片、破片

隱裂片、破片原因分析

由于產(chǎn)生隱裂片和破片的原因非常復(fù)雜，各種類(lèi)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(tǒng)一規(guī)律或得出確定性答案，因此現(xiàn)只對(duì)有可能造成晶體硅電池組件隱裂紋或破片的原因做探索性分析。