太陽能電池片隱裂的檢測識別方法

 隱裂直接影響光伏組件性能，也是電池片生產(chǎn)中需要重點檢測分選的缺陷之一，隨著光電技術(shù)和機器視覺圖像檢測技術(shù)的發(fā)展，EL檢測儀成為太陽能隱裂等缺陷的主要手段，今天萊科斯科技公司重點就來和大家分選一下電池片隱裂產(chǎn)生原因和現(xiàn)在主流的檢測識別方法。

  1、什么是“隱裂”？

  隱裂是電池片常見的缺陷隱患。

  由于晶體結(jié)構(gòu)的自身特性，晶硅電池片十分容易發(fā)生破裂。晶體硅組件生產(chǎn)的工藝流程長，許多環(huán)節(jié)都可能造成電池片隱裂。隱裂產(chǎn)生的本質(zhì)原因，可歸納為在硅片上產(chǎn)生了機械應(yīng)力或熱應(yīng)力。

  近幾年，晶硅組件廠家為了降低成本，晶硅電池片一直向越來越薄的方向發(fā)展，從而降低了電池片防止機械破壞的能力。

  2011年，德國isfh公布了他們的研究結(jié)果：根據(jù)電池片隱裂的形狀，可分為5類：樹狀裂紋、綜合型裂紋、斜裂紋、平行于主柵線、垂直于柵線和貫穿整個電池片的裂紋。

圖1：晶硅電池隱裂形狀

  2、“隱裂”對組件性能的影響
  不同的隱裂形狀、位置，對電池片功能造成的影響是不一樣的，我們先來看一張電池片的放大圖片了解一下。

圖2：晶硅電池片結(jié)構(gòu)

  根據(jù)晶硅電池的結(jié)構(gòu)，如上圖，電池片產(chǎn)生的電流要依靠“表面的主柵線及垂直于主柵線的細柵線” 搜集和導出。當隱裂導致細柵線斷裂時，細柵線無法將收集的電流輸送到主柵線，將會導致電池片部分甚至全部失效。

  基于上述原因，對電池片功能影響大的，是平行于主柵線的隱裂（第4類）。根據(jù)研究結(jié)果，50%的失效片來自于平行于主柵線的隱裂。

  45°傾斜裂紋（第3類）的效率損失是平行于主柵線損失的1/4。

  垂直于主柵線的裂紋（第5類）幾乎不影響細柵線，因此造成電池片失效的面積幾乎為零。

  相比于晶硅電池表面的柵線，薄膜電池表面整體覆蓋了一層透明導電膜，所以這也是薄膜組件無隱裂的一個原因。

  有研究結(jié)果顯示，組件中某單個電池片的失效面積在8%以內(nèi)時，對組件的功率影響不大，組件中2/3的斜條紋對組件的功率穩(wěn)定沒有影響。因此，當組件中的電池片出現(xiàn)隱裂后，可能會產(chǎn)生效率損失，但不必談隱裂“色變”。

  3、檢測“隱裂”缺陷的主要方法

  el（electroluminescence，電致發(fā)光）是簡單有效的檢測隱裂的方法。其檢測原理如下。

  電池片的核心部分是半導體pn結(jié)，在沒有其它激勵（例如光照、電壓、溫度）的條件下，其內(nèi)部處于一個動態(tài)平衡狀態(tài)，電子和空穴的數(shù)量相對保持穩(wěn)定。

  如果施加電壓，半導體中的內(nèi)部電場將被削弱，n區(qū)的電子將會被推向p區(qū)，與p區(qū)的空穴復(fù)合（也可理解為p區(qū)的空穴被推向n區(qū)，與n區(qū)的電子復(fù)合），復(fù)合之后以光的形式輔射出去，即電致發(fā)光。

當被施加正向偏壓之后，晶體硅電池就會發(fā)光，波長1100nm左右，屬于紅外波段，肉眼觀測不到。因此，在進行el測試時，需利用ccd相機輔助捕捉這些光子，然后通過計算機處理后以圖像的形式顯示出來。

  4、總結(jié)

  1）隱裂有多種，并不是所有的隱裂都會影響電池片的性能；

  2）在組件生產(chǎn)、運輸、安裝和維護過程中，考慮到晶硅組件的易裂特征，還需在各工序段和搬運、施工過程中改進和細化作業(yè)流程，減小組件隱裂的可能性，同時在在原材料環(huán)節(jié)加強硅片隱裂檢測，避免有隱裂缺陷的原材料流入下道工序。

  3）EL檢測儀是目前簡單有效的檢測隱裂的方法。