LeTID和LID是一回事吗?

计2019年底PERC产能将达到近100GW，也就是p型电池技术将基本进入全面PERC的时代。

两到三年前PERC技术的推广还受限于LID(LightInducedDegradation)，抗LID衰减技术的突破使LID得到比较有效的控制[1]。然而，另外一种衰减现象LeTID(LightandelevatedTemperatureInducedDegradation)被行业一些厂家如HanwhaQ-cells、阿特斯等，和研究机构UNSW、Fraunhofer、ISCKonstanz等频频发出论文报道[2,3,4]。LeTID对PERC组件发电量影响很大，但光伏行业似乎对此“选择性忽视”，甚至和LID混为一谈。

LeTID到底是什么？LeTID与LID是一回事吗？

我们先来介绍LID和LeTID的一些背景知识。

通常所说的LID，也就是光致衰减，其衰减速度很快，在几天内就可以达到饱和。对于LID衰减的研究非常充分，其产生机制也得到一致认可，主要是硅材料内的硼氧缺陷对[5,6]。因为晶体生长方法的差异，单晶硅材料内间隙氧含量远高于多晶，从而LID衰减也远高于多晶。PERC使用了背钝化技术，有效少子寿命增加，电池效率大幅度提高，但是硼氧缺陷对造成的光衰也相应大幅度增加。PERC技术的大规模导入得益于抗LID衰减技术和设备的广泛应用。

LeTID则比较复杂，没有约定俗成的叫法，有时称为“光热衰减”。LeTID衰减最先在多晶上发现[2]，之后HanwhaQ-cells发表的论文确认在单晶、多晶PERC中都存在[4]。今年9月Fraunhofer在EUPVSEC发表的研究结果显示，市场上获取的商业组件，单多晶PERC组件都普遍存在LeTID，而单晶PERC的LeTID衰减远大于多晶PERC。近期ISCKonstanz研究所发表在PV-Tech上的技术文章对LeTID衰减做了比较全面的总结[7]。我们在文章最后会列出一些有关LeTID的代表性文献，供技术同行们细品。

关于LeTID的一些特性我们罗列一下：

如果LID体现的是正常温度下的、且在短时间(几天，一两个月)就能达到饱和的衰减，那么LeTID则是高温下(75℃或更高)、且较长时间(数月到数年)内才能达到饱和的衰减；

导致LeTID衰减的机制包括氢致衰减、钝化衰减、金属杂质等，而PERC电池的构造都与这些机制有关[8-12]。如果大家觉得LeTID既绕口又难懂，我们觉得叫它高温LID(LightInducedDegradationatelevatedtemperature)更直观；

LeTID是确确实实存在的，其衰减幅度可以超过10%，远高于LID。Fraunhofer以及NREL研究人员非常系统地研究测试了组件工作时在不同环境下的温度，也确实说明组件在沙漠和湿热地区温度要超过75℃[13,14]。我们行业需要接受LeTID的存在，理解LeTID机理，进而找出LeTID的解决方案，这就像6、7年前大家理解和解决PID问题一样；

LeTID组件端测试方法在各个权威测试机构是普遍认可的。在IEC61215组件型式认证标准的修改草案中，采用电流注入方法来测试组件LeTID衰减。而电池端也在几个月前开始了IEC标准“晶体硅电池LeTID衰减测试方法”的立项。

那么LeTID和LID是一回事吗？答案是，LeTID(高温LID)和LID是不同测试温度下所体现出来的不同衰减行为，参与高温LID衰减的影响因素更多，影响程度也更大。

因为历史原因，目前行业普遍采用的LID测试温度是比较低的(低于50℃)，因此并不能充分暴露PERC电池和组件产品的高温衰减风险。这也是很多厂家宣称LID衰减控制良好，但高温LID衰减却很大的原因。有些厂家过于轻视高温LID衰减风险，简单地采用改变掺杂的硅片来降低LID衰减，殊不知一叶障目，产品质量风险巨大。

阿特斯研发团队对高温LID衰减机理和防控措施进行了长期深入研究，也自主研发了抗高温LID衰减技术，应用在阿特斯的单多晶PERC产品上。同时还采用了较以上提到的IEC标准草案更为严苛的高温LID衰减测试(电池测试温度105℃)作为内部标准。

阿特斯作为光伏行业高效多晶技术的领跑者，我们有信心给客户提供高功率(≥370W)、高质量(低衰减、低热斑、高发电量)、高收益(低LCOE)、多种类型(单面、双面)的多晶产品，早日实现光伏平价上网。

总结和建议：

1.LeTID(高温LID)和常规LID机理不同，不能混为一谈;

2.LeTID对组件发电量的确有很大影响，必须重视;

3.Fraunhofer在对市场上现有的光伏组件产品盲测中发现，单晶PERC组件比多晶LeTID(高温LID)更严重;

4.光伏行业应加速出台新的测试标准，电池片和组件光衰测试不能只考虑常规LID，必须加严测试条件保证LeTID，即高温LID的测量。

参考文献：

[1]J.Scht,etal.,“InvestigationofcarrierlifetimeinstabilitiesinCz-grownsilicon”,Proc.26th,IEEEPhotovoltaicSpecialistsConference,13-18,1997(德国ISFH)

[2]K.Ramspeck,etal.,“Lightinduceddegradationofrearpassivatedmc-Sisolarcells”,Proc.27thEur.Photovolt.Sol.EnergyConf.Exhib.,861-865,2012(德国SCHOTTSolar)

[3]F.Kersten,etal.,“Degradationofmulticrystallinesiliconsolarcellsandmodulesafterilluminationatelevatedtemperature”,SolarEnergyMaterialsandSolarCells142,83–86,2015(韩华Q-cells)

[4]F.Fertig,etal.,“Massproductionofp-typeCzsiliconsolarcellsapproachingaveragestableconversionefficienciesof22%,EnergyProcedia,vol.124,pg.338-345,2017(韩华Q-cells)

[5]A.Herguth,etal.,“ADetailedStudyonLight-InducedDegradationofCz-SiPERC-TypeSolarCells:EvidenceofRearSurface-RelatedDegradation”,inIEEEJournalofPhotovoltaics,vol.8,no.5,pp.1190-1201,2018(德国ISCKonstanz)

[6]D.Bredemeier,etal.,“UnderstandingtheLight-inducedLifetimeDegradationandRegenerationinMulticrystallineSilicon”,EnergyProcedia92,773–778,2016(德国ISFH)

[7]R.Kopecek:

https://www.pv-tech.org/guest-blog/is-letid-degradation-in-perc-cells-another-degradation-crisis-even-worse-th(德国ISCKonstanz)

[8]E.Goma,etal.,“IrradianceandtemperaturetestmethodforLightandElevatedTemperatureInducedDegradationandRegenerationoncommercialPERCmodules”,35thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConferenceandExhibition,Brussels,Belgium2018(德国EternalSun&澳大利亚UNSW)

[9]K.Nakayashiki,etal.,“EngineeringSolutionsandRoot-CauseAnalysisforLight-InducedDegradationinp-TypeMulticrystallineSiliconPERCModules”,IEEEJournalofPhotovoltaics6,860–868,2016(新加坡RenewableEnergy)

[10]T.H.Fung,etal.,“Afour-statekineticmodelforthecarrier-induceddegradationinmulticrystallinesilicon:Introducingthereservoirstate”,SolarEnergyMaterialsandSolarCells184,48–56,2018(澳大利亚UNSW)

[11]A.Wenham,etal.,“HydrogenInducedDegradation”,7thWorldConferenceonPhotovoltaicEnergyConversion,Hawaii,2018(澳大利亚UNSW)

[12]D.Chawla,etal.,“PERCSolarModules:RisksandMitigationStrategies”,ICF,2017

[13]M.Koehl,etal.,“Modelingofthenominaloperatingcelltemperaturebasedonoutdoorweathering”,SolarEnergyMaterials&SolarCells95,1638–1646,2011

[14]D.Miller,etal.,“CreepinPhotovoltaicModules:ExaminingtheStabilityofPolymericMaterialsandComponents”,NREL/CP-5200-47718,Presentedatthe35thIEEEPhotovoltaicSpecialistsConference,2010