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下載手機(jī)APP 硅片質(zhì)量對太陽能電池功能的影響，主要涉及少子壽數(shù)、早期光致衰減、位錯對電池功能的影響，淺談組件功率下降的原因與處理辦法等。
一、相關(guān)概念
1、少子
少子，即少量載流子，它相關(guān)于多子而言。半導(dǎo)體資料中有電子和空穴兩種載流子。如果在半導(dǎo)體資料中某種載流子占少量，導(dǎo)電中起到非必須作用，則稱它為少子。如，在N型半導(dǎo)體中,空穴是少量載流子，電子是多數(shù)載流子;在P型半導(dǎo)體中,空穴是多數(shù)載流子,電子是少量載流子。
2、光致衰減
關(guān)于硼摻雜的Cz法生長的單晶硅太陽能電池，當(dāng)它暴露于光照下時，電池功能會衰減，并最終到達(dá)一個安穩(wěn)的效率，這種現(xiàn)象叫作光致衰減。
3、熱斑
太陽電池?zé)岚呤侵柑栯姵亟M件在陽光照射下，因為部分組件受到遮擋無法作業(yè)，使得被遮蓋的部分升溫遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未被遮蓋部分，致使溫度過高呈現(xiàn)燒壞的暗斑。熱斑或許導(dǎo)致整個電池組件損壞，構(gòu)成丟失。因而，需求研討構(gòu)成熱斑的內(nèi)涵原因，從而減小熱斑構(gòu)成的或許性。太陽電池?zé)岚叩臉?gòu)成主要由兩個內(nèi)涵要素構(gòu)成，別離與內(nèi)阻和太陽電池自身暗電流大小有關(guān)。
4、反向電流(reversecurrent)
反向電流本來是針對二極管提出的一個概念，當(dāng)二極管反向偏置的時分本來應(yīng)該是不導(dǎo)通的，沒有電流;可是實踐在二極管兩頭加反向電壓的時分，會有微弱的電流流過二極管，這個電流便是反向電流。
從反向電流和漏電流都能夠判別Si片中雜質(zhì)含量凹凸。
5、暗電流(darkcurrent)與暗電流曲線
指無光照條件下，P-N結(jié)在不同電壓下的電流。暗電流曲線是指太陽能電池在沒有光照下的電壓-電流(IV)曲線，測驗辦法與光電流相同，只是必須完全隔絕光線。
丈量暗電流的含義在于表征電池的整流效應(yīng)。好的電池應(yīng)該有比較高的整流比，也便是正向暗電流比反向暗電流高越多越好。電流的整流效應(yīng)與電池開路電壓有關(guān)。
二、少子壽數(shù)對電池功能的影響
少子壽數(shù)是指半導(dǎo)體資料在外界注入(光或電)中止后，少量載流子從最大值衰減到無注入時的初值之間的平均時間。少子壽數(shù)值越大，相應(yīng)的資料質(zhì)量越好。
電池片從線上下來測驗的時分，如果是燒結(jié)后的測驗，在電場的作用下少子會定向移動，一般少子是由半導(dǎo)體本征激起而發(fā)生，暗電流過大會導(dǎo)致開路電壓變小，直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率下降，然而暗電流過小的話，闡明少子的量少，少子少闡明少子壽數(shù)短，在少子被激起出來后很快的被復(fù)合掉。
少子壽數(shù)由少子的有用質(zhì)量和散射有關(guān)，有用質(zhì)量是與能帶結(jié)構(gòu)決定，一般片子都是固定的，有用質(zhì)量也是固定的，所以少子壽數(shù)主要與散射有關(guān)，散射分離子散射，缺點散射，和晶格散射等，如果片子內(nèi)部缺點多，離子多，晶格轟動越厲害，散射率越明顯，散射率越大，少子壽數(shù)大大越低，此外散射還與溫度有關(guān)，溫度越高，內(nèi)部的微觀運動越劇烈，導(dǎo)致散射率變大，少子壽數(shù)下降，少子
壽數(shù)下降直接導(dǎo)致片子的短路電流減小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率下降，因而經(jīng)過判別暗電流的大小，咱們能夠知道片子的根本狀況，是好是壞，壞在哪里也就一覽無余了。
三、早期光致衰減對電池功能的影響
1、光伏組件輸出功率的衰減的兩個階段
第一個階段，咱們能夠把它稱作初始的光致衰減，即光伏組件的輸出功率在剛開始運用的開始幾天內(nèi)發(fā)生較大起伏的下降，但隨后趨于安穩(wěn)。導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是光照或電流注入導(dǎo)致硅片中的硼和氧構(gòu)成硼氧復(fù)合體，降低了少子壽數(shù)。
第二個階段，咱們能夠把它稱作組件的老化衰減，即在長期運用中呈現(xiàn)的極緩慢的功率下降，發(fā)生的主要原因與電池緩慢衰減有關(guān)，也與封裝資料的功能退化有關(guān)。
其間第一階段的早期光致衰減是由硅片質(zhì)量問題導(dǎo)致的。
2、早期光致衰減的損害
(1)損害
早期光致衰減一方面會引起組件功率在運用的開始幾天內(nèi)發(fā)生較大起伏的下降，使標(biāo)稱功率和實踐功率不符;另一方面，如果同一組件內(nèi)各個電池片光致衰減不一致，會構(gòu)本錢來分選時電功能一致的電池片，經(jīng)過光照后，電功能存在很大誤差，引起組件曲線反常和熱斑現(xiàn)象，導(dǎo)致組件早期失效。熱斑電池的溫度與周電池的溫度相差較大，過熱區(qū)域可引起EVA加快老化變黃，使該區(qū)域透光率下降，從而使熱斑進(jìn)一步惡化，導(dǎo)致組件的早期失效。
(2)怎么怎么消除或減小熱斑
為了防止太陽電池因為熱斑效應(yīng)而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個旁路二極管，以避免光照組件所發(fā)生的能量被受遮蔽的組件所消耗，該二極管的作用是當(dāng)電池片呈現(xiàn)熱斑效應(yīng)不能發(fā)電時，起旁路作用，讓其它電池片所發(fā)生的電流從二極管流出，使太陽能發(fā)電體系繼續(xù)發(fā)電，不會因為某一片電池片呈現(xiàn)問題而發(fā)生發(fā)電電路不通的狀況。
能處理熱斑的二極管許多,但目前的要害是挑選結(jié)溫最低的，發(fā)生熱斑時，很大的電流將經(jīng)過二極管，較短時間內(nèi)，二極管的溫度將上升很快，直至超過接線盒內(nèi)部構(gòu)件的消融溫度，接線盒將被燒毀。
在IEC61215第二版中，有二極管發(fā)熱測驗，其辦法如下：把組件放在75度烘箱中至熱安穩(wěn)，在二極管中通組件的實踐短路電流，熱安穩(wěn)后(例如1h)，丈量二極管的外表溫度，依據(jù)以下公式計算實踐結(jié)溫Tj=Tcase+R*U*I其間R為熱阻系數(shù)，由二極管廠家給出，Tcase是二極管外表溫度(用熱電偶測出)，U是二極管兩頭壓降(實測值)，I為組件短路電流。計算出的Tj不能超過二極管標(biāo)準(zhǔn)書上的結(jié)溫規(guī)模。
所以，關(guān)于這個測驗，挑選二極管要看以下幾個量：電流(大的好)、最大結(jié)溫(大的好)、熱阻(小的好)、壓降(小的好)、反向擊穿電壓(一般40V就遠(yuǎn)遠(yuǎn)夠了)。
3、處理辦法
1)改進(jìn)硅單晶質(zhì)量
A.利用磁控直拉硅單晶工藝
此工藝不僅能操控單晶中的氧濃度，也使硅單晶縱向、徑向電阻率均勻性得到改進(jìn)，但需裝備磁場設(shè)備并供給激磁電源，增加本錢和工藝難度;
B.運用摻磷的N型硅片
從目前產(chǎn)業(yè)化的絲網(wǎng)印刷P型電池工藝來看，N型電池在轉(zhuǎn)化效率和制構(gòu)本錢上還沒有優(yōu)勢，一些要害工藝有待處理
C.用稼替代硼作為P型摻雜劑
因為稼在硅中的分凝系數(shù)為0.008，遠(yuǎn)小于硼的0.8，這使得摻稼單晶硅棒的電阻率散布相對摻硼單晶較寬，但關(guān)于市場上單晶硅電池要求電阻率為0.5-6歐姆的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)模，這并不是個問題，現(xiàn)有電池工藝完全能夠承受。
選用稼替代硼作為P型摻雜劑的優(yōu)勢主要有：
①對現(xiàn)有拉晶設(shè)備和工藝無任何影響，僅需將硼摻雜劑改為稼摻雜劑;
②對現(xiàn)有電池制作工藝無任何影響;
③每50千克硅料僅需摻稼1~2克，本錢約為10元
2)電池片光照預(yù)衰減
四、位錯對電池功能的影響
硅片中存在著極高的位錯密度，成為少量載流子的強(qiáng)復(fù)合中心，最終導(dǎo)致電池和組件功能的嚴(yán)重下降。
五、太陽能電池生產(chǎn)工藝中每個工序的工藝難點
1、制絨的工藝難點是絨面金字塔要小而均勻，沒有手指印，花籃印，色差，發(fā)白等現(xiàn)象;
2、擴(kuò)散是核心工序，難點是方塊電阻不均勻，以及PN結(jié)的深淺操控(結(jié)合硅片狀況);
3、去邊要求刻去邊上的PN結(jié)，對與刻邊的操控，刻后漏電流要小;
4、去PSG便是去除外表的磷硅玻璃，腐蝕過后外表清潔，瀝水作用好;
5、減反射膜主要是操控膜的厚度(最佳厚度為1/4光波長)，以及沒有色差;
6、印刷能夠說是比較重要的環(huán)節(jié)，反面鋁漿的厚度，柵線的寬度和高度，要求漿料的粘稠度要和網(wǎng)板匹配起來，和硅片的具體狀況匹配才干到達(dá)比較好的作用。
7、燒結(jié)要重要的是溫度以及履帶的速度操控，這要依據(jù)硅片以及漿料的具體狀況調(diào)整到比較好的規(guī)模
(本文轉(zhuǎn)載自光伏技術(shù)同享溝通)
標(biāo)簽：
電池片衰減
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4、如有問題可聯(lián)絡(luò)導(dǎo)航網(wǎng)編輯部，電話：010-88376188，電子郵件：bianjibu@okcis.cn）
一、相關(guān)概念
1、少子
少子，即少量載流子，它相關(guān)于多子而言。半導(dǎo)體資料中有電子和空穴兩種載流子。如果在半導(dǎo)體資料中某種載流子占少量，導(dǎo)電中起到非必須作用，則稱它為少子。如，在N型半導(dǎo)體中,空穴是少量載流子，電子是多數(shù)載流子;在P型半導(dǎo)體中,空穴是多數(shù)載流子,電子是少量載流子。
2、光致衰減
關(guān)于硼摻雜的Cz法生長的單晶硅太陽能電池，當(dāng)它暴露于光照下時，電池功能會衰減，并最終到達(dá)一個安穩(wěn)的效率，這種現(xiàn)象叫作光致衰減。
3、熱斑
太陽電池?zé)岚呤侵柑栯姵亟M件在陽光照射下，因為部分組件受到遮擋無法作業(yè)，使得被遮蓋的部分升溫遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未被遮蓋部分，致使溫度過高呈現(xiàn)燒壞的暗斑。熱斑或許導(dǎo)致整個電池組件損壞，構(gòu)成丟失。因而，需求研討構(gòu)成熱斑的內(nèi)涵原因，從而減小熱斑構(gòu)成的或許性。太陽電池?zé)岚叩臉?gòu)成主要由兩個內(nèi)涵要素構(gòu)成，別離與內(nèi)阻和太陽電池自身暗電流大小有關(guān)。
4、反向電流(reversecurrent)
反向電流本來是針對二極管提出的一個概念，當(dāng)二極管反向偏置的時分本來應(yīng)該是不導(dǎo)通的，沒有電流;可是實踐在二極管兩頭加反向電壓的時分，會有微弱的電流流過二極管，這個電流便是反向電流。
從反向電流和漏電流都能夠判別Si片中雜質(zhì)含量凹凸。
5、暗電流(darkcurrent)與暗電流曲線
指無光照條件下，P-N結(jié)在不同電壓下的電流。暗電流曲線是指太陽能電池在沒有光照下的電壓-電流(IV)曲線，測驗辦法與光電流相同，只是必須完全隔絕光線。
丈量暗電流的含義在于表征電池的整流效應(yīng)。好的電池應(yīng)該有比較高的整流比，也便是正向暗電流比反向暗電流高越多越好。電流的整流效應(yīng)與電池開路電壓有關(guān)。
二、少子壽數(shù)對電池功能的影響
少子壽數(shù)是指半導(dǎo)體資料在外界注入(光或電)中止后，少量載流子從最大值衰減到無注入時的初值之間的平均時間。少子壽數(shù)值越大，相應(yīng)的資料質(zhì)量越好。
電池片從線上下來測驗的時分，如果是燒結(jié)后的測驗，在電場的作用下少子會定向移動，一般少子是由半導(dǎo)體本征激起而發(fā)生，暗電流過大會導(dǎo)致開路電壓變小，直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率下降，然而暗電流過小的話，闡明少子的量少，少子少闡明少子壽數(shù)短，在少子被激起出來后很快的被復(fù)合掉。
少子壽數(shù)由少子的有用質(zhì)量和散射有關(guān)，有用質(zhì)量是與能帶結(jié)構(gòu)決定，一般片子都是固定的，有用質(zhì)量也是固定的，所以少子壽數(shù)主要與散射有關(guān)，散射分離子散射，缺點散射，和晶格散射等，如果片子內(nèi)部缺點多，離子多，晶格轟動越厲害，散射率越明顯，散射率越大，少子壽數(shù)大大越低，此外散射還與溫度有關(guān)，溫度越高，內(nèi)部的微觀運動越劇烈，導(dǎo)致散射率變大，少子壽數(shù)下降，少子
壽數(shù)下降直接導(dǎo)致片子的短路電流減小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率下降，因而經(jīng)過判別暗電流的大小，咱們能夠知道片子的根本狀況，是好是壞，壞在哪里也就一覽無余了。
三、早期光致衰減對電池功能的影響
1、光伏組件輸出功率的衰減的兩個階段
第一個階段，咱們能夠把它稱作初始的光致衰減，即光伏組件的輸出功率在剛開始運用的開始幾天內(nèi)發(fā)生較大起伏的下降，但隨后趨于安穩(wěn)。導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是光照或電流注入導(dǎo)致硅片中的硼和氧構(gòu)成硼氧復(fù)合體，降低了少子壽數(shù)。
第二個階段，咱們能夠把它稱作組件的老化衰減，即在長期運用中呈現(xiàn)的極緩慢的功率下降，發(fā)生的主要原因與電池緩慢衰減有關(guān)，也與封裝資料的功能退化有關(guān)。
其間第一階段的早期光致衰減是由硅片質(zhì)量問題導(dǎo)致的。
2、早期光致衰減的損害
(1)損害
早期光致衰減一方面會引起組件功率在運用的開始幾天內(nèi)發(fā)生較大起伏的下降，使標(biāo)稱功率和實踐功率不符;另一方面，如果同一組件內(nèi)各個電池片光致衰減不一致，會構(gòu)本錢來分選時電功能一致的電池片，經(jīng)過光照后，電功能存在很大誤差，引起組件曲線反常和熱斑現(xiàn)象，導(dǎo)致組件早期失效。熱斑電池的溫度與周電池的溫度相差較大，過熱區(qū)域可引起EVA加快老化變黃，使該區(qū)域透光率下降，從而使熱斑進(jìn)一步惡化，導(dǎo)致組件的早期失效。
(2)怎么怎么消除或減小熱斑
為了防止太陽電池因為熱斑效應(yīng)而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個旁路二極管，以避免光照組件所發(fā)生的能量被受遮蔽的組件所消耗，該二極管的作用是當(dāng)電池片呈現(xiàn)熱斑效應(yīng)不能發(fā)電時，起旁路作用，讓其它電池片所發(fā)生的電流從二極管流出，使太陽能發(fā)電體系繼續(xù)發(fā)電，不會因為某一片電池片呈現(xiàn)問題而發(fā)生發(fā)電電路不通的狀況。
能處理熱斑的二極管許多,但目前的要害是挑選結(jié)溫最低的，發(fā)生熱斑時，很大的電流將經(jīng)過二極管，較短時間內(nèi)，二極管的溫度將上升很快，直至超過接線盒內(nèi)部構(gòu)件的消融溫度，接線盒將被燒毀。
在IEC61215第二版中，有二極管發(fā)熱測驗，其辦法如下：把組件放在75度烘箱中至熱安穩(wěn)，在二極管中通組件的實踐短路電流，熱安穩(wěn)后(例如1h)，丈量二極管的外表溫度，依據(jù)以下公式計算實踐結(jié)溫Tj=Tcase+R*U*I其間R為熱阻系數(shù)，由二極管廠家給出，Tcase是二極管外表溫度(用熱電偶測出)，U是二極管兩頭壓降(實測值)，I為組件短路電流。計算出的Tj不能超過二極管標(biāo)準(zhǔn)書上的結(jié)溫規(guī)模。
所以，關(guān)于這個測驗，挑選二極管要看以下幾個量：電流(大的好)、最大結(jié)溫(大的好)、熱阻(小的好)、壓降(小的好)、反向擊穿電壓(一般40V就遠(yuǎn)遠(yuǎn)夠了)。
3、處理辦法
1)改進(jìn)硅單晶質(zhì)量
A.利用磁控直拉硅單晶工藝
此工藝不僅能操控單晶中的氧濃度，也使硅單晶縱向、徑向電阻率均勻性得到改進(jìn)，但需裝備磁場設(shè)備并供給激磁電源，增加本錢和工藝難度;
B.運用摻磷的N型硅片
從目前產(chǎn)業(yè)化的絲網(wǎng)印刷P型電池工藝來看，N型電池在轉(zhuǎn)化效率和制構(gòu)本錢上還沒有優(yōu)勢，一些要害工藝有待處理
C.用稼替代硼作為P型摻雜劑
因為稼在硅中的分凝系數(shù)為0.008，遠(yuǎn)小于硼的0.8，這使得摻稼單晶硅棒的電阻率散布相對摻硼單晶較寬，但關(guān)于市場上單晶硅電池要求電阻率為0.5-6歐姆的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)模，這并不是個問題，現(xiàn)有電池工藝完全能夠承受。
選用稼替代硼作為P型摻雜劑的優(yōu)勢主要有：
①對現(xiàn)有拉晶設(shè)備和工藝無任何影響，僅需將硼摻雜劑改為稼摻雜劑;
②對現(xiàn)有電池制作工藝無任何影響;
③每50千克硅料僅需摻稼1~2克，本錢約為10元
2)電池片光照預(yù)衰減
四、位錯對電池功能的影響
硅片中存在著極高的位錯密度，成為少量載流子的強(qiáng)復(fù)合中心，最終導(dǎo)致電池和組件功能的嚴(yán)重下降。
五、太陽能電池生產(chǎn)工藝中每個工序的工藝難點
1、制絨的工藝難點是絨面金字塔要小而均勻，沒有手指印，花籃印，色差，發(fā)白等現(xiàn)象;
2、擴(kuò)散是核心工序，難點是方塊電阻不均勻，以及PN結(jié)的深淺操控(結(jié)合硅片狀況);
3、去邊要求刻去邊上的PN結(jié)，對與刻邊的操控，刻后漏電流要小;
4、去PSG便是去除外表的磷硅玻璃，腐蝕過后外表清潔，瀝水作用好;
5、減反射膜主要是操控膜的厚度(最佳厚度為1/4光波長)，以及沒有色差;
6、印刷能夠說是比較重要的環(huán)節(jié)，反面鋁漿的厚度，柵線的寬度和高度，要求漿料的粘稠度要和網(wǎng)板匹配起來，和硅片的具體狀況匹配才干到達(dá)比較好的作用。
7、燒結(jié)要重要的是溫度以及履帶的速度操控，這要依據(jù)硅片以及漿料的具體狀況調(diào)整到比較好的規(guī)模
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