一种晶体硅光伏电池组件黑片缺陷失效分析方法技术

本发明专利技术提供了一种晶体硅光伏电池组件黑片缺陷失效分析方法，包括：步骤1：进行I‑V测试；步骤二，采用电致发光(electroluminescent，EL)测试软件进行EL测试，对晶体硅光伏组件通1‑40mA电流，并采用600W像素的EL相机拍摄组件；步骤三，进行红外线(IR)测试，对晶体硅光伏电池组件通不同的电流，并记录其温度；步骤四，进行反向偏压致发光(ReBEL)测试，对晶体硅光伏电池组件施加一定的反向电压，采用600W像素的EL相机拍摄组件；步骤五，进行显微成像测试，分别进行500倍和3000倍显微成像测试；步骤六，进行能量色散X射线(EDX)测试；步骤七，根据步骤一到步骤六的检测结果对缺陷黑片进行分类；步骤八，对于步骤七确定的缺陷黑片分类分别进行成因确定。

A Failure Analysis Method for Black Sheet Defects of Crystalline Silicon Photovoltaic Cell Modules

The invention provides a failure analysis method for black sheet defect of crystal silicon photovoltaic cell module, which includes: step 1: I_V test; step 2: EL test with electroluminescent (EL) test software, 1_40 mA current of crystal silicon photovoltaic module, and EL camera shooting module with 600 W pixels; step 3: infrared (IR) test, and crystal silicon. Photovoltaic cell module passes through different currents and records its temperature; Step 4, the reverse bias photoluminescence (ReBEL) test is carried out, the reverse voltage is applied to the crystal silicon photovoltaic cell module, and the EL camera with 600 W pixels is used to shoot the module; Step 5, the microscopic imaging test is carried out, and the microscopic imaging test is 500 times and 3000 times respectively; Step 6, the energy dispersive X-ray (EDX) is carried out. Test; Step 7, classify the defective black patches according to the detection results of Step 1 to Step 6; Step 8, classify the defective black patches determined by Step 7 and determine the causes of formation.

【技术实现步骤摘要】
一种晶体硅光伏电池组件黑片缺陷失效分析方法
本申请涉及晶体硅光伏电池组件部件检测领域，尤其涉及一种对于黑片的缺陷失效分析方法。
技术介绍
晶体硅太阳电池在制造过程中通常采用丝网印刷、高温烧结、焊接、层压封装等生产工艺，不可避免的会发生一些缺陷，包括裂纹、碎片、断栅、黑片等。而这些缺陷的存在极大的影响了太阳电池的光电转换效率和使用寿命，因此了解每种缺陷在每个阶段的表现，使用相关的检验技术是找到其产生的根本原因的关键。目前国内外对于电池的隐裂、裂纹、裂片等的失效分析进行过深入的研究，然而对于组件中黑片的失效鲜有技术公开。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种晶体硅光伏电池组件黑片缺陷失效分析方法，包括如下步骤：步骤1：进行I-V测试，使用标准晶体硅光伏电池的短路电流或者标准晶体硅光伏电池组件的短路电流将Berger脉冲太阳模拟器输出的辐照度标定为标准辐照度，晶体硅光伏电池组件测试系统将这个标定值通过晶体硅光伏电池组件测试系统自身安装的参考太阳电池输出的短路电流作为标准记录并保存，后续测量中，如果Berger脉冲太阳模拟器输出的辐照度发生变化，晶体硅光伏电池组件测试系统的中心控制器依据保存的作为标准辐照度的参考晶体硅光伏电池的短路电流自动修正这个波动；步骤二，采用电致发光(electroluminescent，EL)测试软件进行EL测试，测试过程中对晶体硅光伏组件通1-40mA电流，使得电流通过晶体硅光伏组件或使得晶体硅光伏组件处于强电场下，并采用600W像素的EL相机拍摄组件，步骤三，进行红外线(IR)测试，测试过程中对晶体硅光伏电池组件通不同的电流，并记录晶体硅光伏电池组件的温度；步骤四，进行反向偏压致发光(ReBEL)测试，测试过程中对晶体硅光伏电池组件施加一定的反向电压，采用600W像素的EL相机拍摄组件；步骤五，进行显微成像测试，分别进行500倍和3000倍显微成像测试；步骤六，进行能量色散X射线(EDX)测试；步骤七，根据步骤一到步骤六的检测结果对缺陷黑片进行分类；步骤八，对于步骤七确定的缺陷黑片分类分别进行成因确定。优选的，所述步骤一包括步骤：1-1)将被测量的晶体硅光伏组件与标准太阳电池一同放置在恒温25℃的实验室内，放置12小时以上；1-2)使用脉冲式太阳电池组件测试系统进行测试，所述脉冲式太阳电池组件测试系统包括采用Berger脉冲太阳模拟器，电子负载和高速数据采集器，数据处理、显示和存储设备，所述Berger脉冲太阳模拟器为PSS-8，AAA等级，采用氙灯作为光源，所述测试系统使用闪光模拟器。优选的，所述步骤1-2)的测试过程包括：1-2-1)触发Berger脉冲太阳模拟器光源；1-2-2)数据采集器采集由标准太阳电池发出的光辐照度信号并且传递给控制器；1-2-3)当光源的光辐照度达到预定的要求，控制器触发电子负载以电压或者电流的方式扫描晶体硅光伏组件的I-V特性，其中，电子负载完成扫描组件I-V特性的时间，必须与Berger脉冲太阳模拟器光源所发生的脉冲光中一段辐照度相对稳定的区间相吻合；1-2-4)同时，数据采集器分别采集组件两端、负载电阻两端的电压，即代表组件的输出电流、标准太阳电池负载电阻上的电压，即代表标准太阳电池的输出电流，也代表光伏照度，温度传感器输出的温度信号转化为电压方式，采集过程同步进行；1-2-5)当电子负载在规定的时间内以电流方式或者电压方式从I-V特性曲线的短路端或者开路端向相应的开路端或者短路端扫描完毕，全部数据采集完毕，此时控制器开始按照规定的规则，将被测量组件的输出电流和电压归一化到标准光辐照度和标准温度上去；1-2-6)控制器通过显示器显示经过修正的电流和电压数据并将这些数据存储起来，完成整个测量过程。优选的，所述步骤一还包括：在标准测量条件下测量短路电流之后完成作为标准太阳电池组件的传递，获得I-V特性曲线、开路电压以及工作电流和电压，根据标准测试条件的要求，在不符合AM1.5光谱条件的Berger脉冲太阳模拟器下测量组件，对光谱进行修正，修正系数的公式为：其中：η表示修正系数；Is表示被测组件在AM1.5标准光谱辐照度e0(λ)下输出的短路电流It表示被测组件在模拟器的光谱辐照度et(λ)下输出的短路电流；e0(λ)表示AM1.5标准光谱辐照度；et(λ)表示Berger脉冲太阳模拟器et的光谱辐照度；Q0(λ)表示标准晶体硅光伏组件电池的绝对光谱响应；Qt(λ)表示被测组件的绝对光谱响应。优选的，所述步骤二包括步骤：2-1)打开EL测试软件；2-2)贴铭牌并安装测试工装；2-3)进行耐压绝缘接地测试并自动扫条码；2-4)将晶硅退光伏电池组件送入测试仪内进行拍照；2-5)对测试结果进行判定是否发生黑片缺陷；2-6)卸除测试工装；优选的，所述步骤六采用专用测试设备完成，所述专用测试设备包括激发源、信号检测系统和数据处理系统，所述激发源为X射线管，从而进行晶体硅光伏电池组件的能量色散频谱分析。优选的，所述步骤七对缺陷黑片进行分类包括：1)I-V曲线正常且黑片可恢复的黑片组件；2)I-V曲线正常但黑片不可恢复的黑片组件；3)I-V曲线异常的黑片组件；4)室外运行过程中发现的黑片组件。优选的，所述步骤八包括：1)对于I-V曲线正常且黑片可恢复的黑片组件成因为：焊接过程中焊带上的锡渗入裂缝导致电池部分短路形成黑片组件，组件的I-V曲线正常，功率基本没有损失，黑片全部遮挡后，I-V曲线及功率不会发生明显的变化，所述ReBEL测试检测短路点，所述IR测试检测短路点发热，这类黑片组件在经过多处闪光或户外曝晒后或长时间通入大电流后，瞬间的高温导致短路处断开，黑片显示恢复；2)对于I-V曲线正常但黑片不可恢复的黑片组件成因为：电池上的Ag针孔导致电池断路形成，I-V曲线正常，功率基本没有损失，黑片全部遮挡后，I-V曲线及功率不会发生明显的变化，所述ReBEL测试检测短路点，所述IR测试检测短路点发生明显的发热点，这类黑片组件不可恢复；3)I-V曲线异常的黑片组件成因为：低质量硅片材料导致，I-V曲线出现曲线台阶，当黑片全部遮挡后，I-V曲线及功率会发生明显的变化，所述ReBEL和所述IR测试图片不会检测出异常，且EL图像会随着注入电流的增加而变亮；4)室外运行过程中发现的黑片组件成因为：焊接过程中产生裂纹，I-V曲线不会出现明显的异常台阶，对于严重发黑的电池全部遮挡后，I-V曲线不会出现明显的曲线台阶且功率不会明显下降，对于轻微发黑的电池全部遮挡后，I-V曲线会出现明显的曲线台阶，ReBEL不会检测出明显的漏电流点，IR图像检测裂纹处温度较高，该组件在室外运用一段时间后，功率会大幅度下降。本申请实施例提供的晶体硅光伏电池组件黑片缺陷失效分析方法，对于晶体硅太阳电池在生产过程、实验室测试和实际运行的不同阶段所观察到的4种不同类型的缺陷黑片，通过红外线(IR)、电致发光(EL)、反向偏压致发光(ReBEL)和能量色散X射线能谱(EDX)手段进行快速分析和确认，同时获得黑片组件的成因和表现形式，填补了晶体硅光伏电池组件黑片缺陷失效分析技术的空白。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体硅光伏电池组件黑片缺陷失效分析方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：进行I‑V测试，使用标准晶体硅光伏电池的短路电流或者标准晶体硅光伏电池组件的短路电流将Berger脉冲太阳模拟器输出的辐照度标定为标准辐照度，晶体硅光伏电池组件测试系统将这个标定值通过晶体硅光伏电池组件测试系统自身安装的参考太阳电池输出的短路电流作为标准记录并保存，后续测量中，如果Berger脉冲太阳模拟器输出的辐照度发生变化，晶体硅光伏电池组件测试系统的中心控制器依据保存的作为标准辐照度的参考晶体硅光伏电池的短路电流自动修正这个波动；步骤二，采用电致发光(electroluminescent，EL)测试软件进行EL测试，测试过程中对晶体硅光伏组件通1‑40mA电流，使得电流通过晶体硅光伏组件或使得晶体硅光伏组件处于强电场下，并采用600W像素的EL相机拍摄组件，步骤三，进行红外线(IR)测试，测试过程中对晶体硅光伏电池组件通不同的电流，并记录晶体硅光伏电池组件的温度；步骤四，进行反向偏压致发光(ReBEL)测试，测试过程中对晶体硅光伏电池组件施加一定的反向电压，采用600W像素的EL相机拍摄组件；步骤五，进行显微成像测试，分别进行500倍和3000倍显微成像测试；步骤六，进行能量色散X射线(EDX)测试；步骤七，根据步骤一到步骤六的检测结果对缺陷黑片进行分类；步骤八，对于步骤七确定的缺陷黑片分类分别进行成因确定。...

【技术特征摘要】
1.一种晶体硅光伏电池组件黑片缺陷失效分析方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：进行I-V测试，使用标准晶体硅光伏电池的短路电流或者标准晶体硅光伏电池组件的短路电流将Berger脉冲太阳模拟器输出的辐照度标定为标准辐照度，晶体硅光伏电池组件测试系统将这个标定值通过晶体硅光伏电池组件测试系统自身安装的参考太阳电池输出的短路电流作为标准记录并保存，后续测量中，如果Berger脉冲太阳模拟器输出的辐照度发生变化，晶体硅光伏电池组件测试系统的中心控制器依据保存的作为标准辐照度的参考晶体硅光伏电池的短路电流自动修正这个波动；步骤二，采用电致发光(electroluminescent，EL)测试软件进行EL测试，测试过程中对晶体硅光伏组件通1-40mA电流，使得电流通过晶体硅光伏组件或使得晶体硅光伏组件处于强电场下，并采用600W像素的EL相机拍摄组件，步骤三，进行红外线(IR)测试，测试过程中对晶体硅光伏电池组件通不同的电流，并记录晶体硅光伏电池组件的温度；步骤四，进行反向偏压致发光(ReBEL)测试，测试过程中对晶体硅光伏电池组件施加一定的反向电压，采用600W像素的EL相机拍摄组件；步骤五，进行显微成像测试，分别进行500倍和3000倍显微成像测试；步骤六，进行能量色散X射线(EDX)测试；步骤七，根据步骤一到步骤六的检测结果对缺陷黑片进行分类；步骤八，对于步骤七确定的缺陷黑片分类分别进行成因确定。2.根据权利要求1所述的一种晶体硅光伏电池组件黑片缺陷失效分析方法，其特征在于所述步骤一包括步骤：1-1)将被测量的晶体硅光伏组件与标准太阳电池一同放置在恒温25℃的实验室内，放置12小时以上；1-2)使用脉冲式太阳电池组件测试系统进行测试，所述脉冲式太阳电池组件测试系统包括采用Berger脉冲太阳模拟器，电子负载和高速数据采集器，数据处理、显示和存储设备，所述Berger脉冲太阳模拟器为PSS-8，AAA等级，采用氙灯作为光源，所述测试系统使用闪光模拟器。3.根据权利要求2所述的一种晶体硅光伏电池组件黑片缺陷失效分析方法，其特征在于所述步骤1-2)的测试过程包括：1-2-1)触发Berger脉冲太阳模拟器光源；1-2-2)数据采集器采集由标准太阳电池发出的光辐照度信号并且传递给控制器；1-2-3)当光源的光辐照度达到预定的要求，控制器触发电子负载以电压或者电流的方式扫描晶体硅光伏组件的I-V特性，其中，电子负载完成扫描组件I-V特性的时间，必须与Berger脉冲太阳模拟器光源所发生的脉冲光中一段辐照度相对稳定的区间相吻合；1-2-4)同时，数据采集器分别采集组件两端、负载电阻两端的电压，即代表组件的输出电流、标准太阳电池负载电阻上的电压，即代表标准太阳电池的输出电流，也代表光伏照度，温度传感器输出的温度信号转化为电压方式，采集过程同步进行；1-2-5)当电子负载在规定的时间内以电流方式或者电压方式从I-V特性曲线的短路端或者开路端向相应的开路端或者短路端扫描完毕，全部数据采集完毕，此时控制器开始按照规定的规则，将被测量组件的输出电流和电压归一化到标准光辐照度和标准温度上去；1-2-6)控制器通过显示器显示经过修正的电流和电压数据并将这些数据存储起来，完成整个测量过程。4.根据权利要求1所述的一种晶体硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，
申请(专利权)人：一零零二信息科技沧州有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北,13