什么原因造成EL测试明暗差异大?

13 10月 2020

2020-10-13 22:08

针对光伏组件EL测试时出现的明暗差异现象，通过EL测试机理及明暗影响因素解析异常产生的原因，并评估此类组件的质量风险。分析表明，组件EL测试发现的明暗差异问题，既有电池效率失配的原因，也有电流失配的原因。从组件功率衰减方面来看，效率失配对组件功率衰减的影响较大，电流失配对组件功率衰减的影响较小。

一EL测试的机理

EL测试的机理是电致发光成像，利用少数载流子的电致辐射复合发光，对光伏组件在外加偏压时发出的荧光进行收集成像，可迅速检测出太阳电池中肉眼无法识别的复合缺陷。EL图片中的明暗差异可以反映复合发光的情况，其中，黑斑是由于在通电情况下电池中的该位置未发出1150 nm的红外光导致的，电池中的黑斑、明暗差异还与少数载流子的浓度有关。

二EL测试中明暗差异的原因分析

通过返工拆片后复测电池效率、电池分类后重新组装实验组件等方法，得出EL测试中明暗差异大的混档问题产生的原因，主要有以下几方面。

2.1电池效率差异导致的明暗差异

对组件进行EL测试，测试结果如图1所示。从图中可以看出，此组件为混档组件。拆下混档组件的电池(带焊带)，从中选取2片明片和2片暗片测试其效率。明片的效率分别为20.25%和20.29%，暗片的效率分别为19.50%和19.20%。对于由于效率不同而出现的明暗程度差异较高的组件，确其为效率混档。

2.2 EL测试中单片电池的明暗差异

2.2.1不同效率电池的EL测试明暗差异

选取效率分别为20.3%和19.8%的电池进行EL测试，观察明暗差异。结果发现，高效率电池在EL测试时未发现明暗差异，低效率电池中出现了10%明暗程度的差异，属于灰阶问题。因此可以认为，低效率电池中才会出现明暗差异。

2.2.2同一效率电池的EL测试明暗差异

选取200片效率都为19.8%的电池进行EL测试，然后从中挑选12片EL图像显示偏亮的电池(简称“偏明片”)，将其编号为1#～12#；挑选12片EL图像显示偏暗的电池(简称“偏暗片”)，将其编号为13#～24#。

图2为2#和14#电池的EL图片。将选取的1#～12#偏明片、13#～24#偏暗片与同一效率的48片常规电池进行串焊、叠层制成实验组件，然后进行EL测试，结果如图3所示。图中，中间两排偏明片与偏暗片的位置与编号的对应关系如表1所示。

结合图1和表1可知，发黑的电池均是选取电池时的偏暗电池，这说明同一低效率档位时，明暗差异较大的电池制成的组件，其EL测试会表现出类似“混档”的现象[3]。

从选取的24片电池中随意选取7片偏明片和4片偏暗片，用电性能测试仪对其进行测试，结果如表2所示。

由表2中的数据可知，偏暗片的电流并未小于偏明片。这说明即使有合理的电流分档方案，也不能将其区分开。由此可知，同一效率的电池，虽然其EL测试都为合格(发暗图片整片均匀属于合格类)，但是由其制成的组件进行EL测试时仍会出现明暗差异，而且不能通过电流分档来解决此类问题。

2.3高低电流失配导致的明暗差异

准备116片效率皆为20.5%的高电流(>9.00A)电池及100片同一效率的低电流(<8.95 A)电池。从中选取72片高电流电池制作成组件1号，28片低电流电池与44片高电流电池制作成组件2号，72片低电流电池制作成组件3号。对3块组件进行EL测试，结果如图4 ～图6所示，组件的电性能测试数据如表3所示。