晶体硅光伏电池的电致发光成像检测方法与实验研究.pdf

．150． 第十届中国太阳能光伏会议论文集 晶体硅光伏电池的电致发光成像检测方法与实验 研究 杨畅民件，黄国华2 (1．西安理工大学理学院，陕西西安710048 2．西安交通大学理学院， 陕西西安710049) 摘要 晶体硅光伏电池在正偏电压下会发出红外光。本文利用晶体硅光伏电池的电致发光成像原理，采用红外相机 拍摄观测晶体硅光伏电池的电致发光图像。实验研究表明：在有裂纹、污染等缺陷的位置其电致发光强度小； 高效组件电致发光图像均匀、亮度高。电致发光成像检测方法比I-V测试方法更快速、准确地找到缺陷位置 及判定缺陷类型，对监测晶体硅光伏电池及组件的生产工艺具有重要意义。 大傩删关键词 晶体硅光伏电池；电致发光成像；红外：检测 ，‘●‘·_L l刖 吕 晶体硅光伏电池生产过程往往会由于晶体硅材料的不均匀、污染等因素导致光伏电池的输出性能不一致： 光伏电池组件封装过程中可能会在太阳电池组件中产生肉眼看不见的隐裂、断栅、碎片、虚焊、等缺陷，这些 缺陷在一定程度上影响了光伏电池组件的转换效率、输出性能、使用寿命和光伏系统的可靠性。在晶体硅电池 及组件的生产过程中，检测出这些缺陷并根据缺陷类型及影响调整生产工艺或处理有缺陷光伏电池(组件)。 这对工业化生产具有重要意义。本文利用的电致发光成像原理，对晶体硅光伏电池(组件)进行研究，并对一 些缺陷进行了判定。 2实验原理及方案 光伏电池外加正向偏置电压，从扩散区注入的大量非平衡载流子不断地复合发光，由于晶体硅的峰值波长 在红外区域，因此采用红外数码相机拍摄晶体硅光伏电池(组件)的电致发光图像，实验原理图见图2．1。实 验过程中保证光伏电池(组件)正对摄像头，并调焦至镜头焦平面上，曝光时间可调节，图像采集采用专用处 理专用软件。 胡．外极妈捌机 图2-1电池发光检测原理示意图 采用如下实验方案进行对光伏电池(组件)的电致发光图像进行对比j 1．针对I．V测试仪测试出的功率输 出过小电池，用电致发光成像方法检测其缺陷位置并判定缺陷类型；2。用I—V测试仪测试出有异常I．V曲线组 ‘作者简介：杨畅民(1976．6一)，男，讲师,F_,-mail：chmyangxam@126．com 晶体硅太阳电池及材料 151 件，用电致发光成像检测缺陷位置。 3实验结果及讨论 3．1曝光时问对电敦发光圈像的影响 实验中发现对于不同效率的光伏电池(组件)，为获得高亮度电致发光囝像，曝光时间是—重要因棠。表 3·l是控制在同一亮度下不同效率的组件的曝光时阃，高效率组件所需曝光时间短。 寰扣1组件效率与羼光时闻 分析认为电致发光是依靠从扩散区注人的大量非平衡载流子不断地复合发光，而注入的过剩少数载瀛子数 目与少数载流子的扩散长度有j掣o： (1) N=J”Ⅲexp(-xlL,)dx=np(ol丘 0 式中“帅是耗尽层边缘处过剩少数载拼【于数目，k是有效扩散长度。电致发光强度在固定注人条件“删 下与有效扩散长度k成正比，少数载流子寿命与扩散长度间的关系： L=√而 (21 相机接受的曝光量是光照度在时同t内的积分…： H。=【Edt (3) 高效电池的少于寿命长，同等注入条件下发光强度高，同等曝光量下所需曝光时间短；构成高效光伏组件 要求电池的一致性好．电致发光图像均匀度高，其电致发光图像见