第一篇：太陽能電池系列之硅片質量引起的組件早期衰減

摘要：本篇丫丫將探討硅片質量對太陽能電池性能的影響，主要涉及少子壽命、早期光致衰減、位錯對電池性能的影響，以及組件功率下降的原因與解決方式等內容。

一、相關概念

1、少子

少子，即少數載流子，它相對于多子而言。半導體材料中有電子和空穴兩種載流子。如果在半導體材料中某種載流子占少數，導電中起到次要作用，則稱它為少子。如，在 N型半導體中,空穴是少數載流子，電子是多數載流子；在P型半導體中,空穴是多數載流子,電子是少數載流子。

2、光致衰減

對于硼摻雜的Cz法生長的單晶硅太陽能電池，當它暴露于光照下時，電池性能會衰減，并最終達到一個穩定的效率，這種現象叫作光致衰減。

3、熱斑

太陽電池熱斑是指太陽電池組件在陽光照射下，由于部分組件受到遮擋無法工作，使得被遮蓋的部分升溫遠遠大于未被遮蓋部分，致使 溫度過高出現燒壞的暗斑。熱斑可能導致整個電池組件損壞，造成損失。因此，需要研究造成熱斑的內在原因，從而減小熱斑形成的可能性。太陽電池熱斑的形成主 要由兩個內在因素構成，分別與內阻和太陽電池自身暗電流大小有關。

4、反向電流（reverse current）

反向電流原本是針對二極管提出的一個概念，當二極管反向偏置的時候本來應該是不導通的，沒有電流；但是實際在二極管兩端加反向電壓的時候，會有微弱的電流流過二極管，這個電流就是反向電流。

從反向電流和漏電流都可以判斷Si片中雜質含量高低。

5、暗電流（dark current）與暗電流曲線

指無光照條件下，P-N結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，測試方法與光電流一樣，只是必須完全隔絕光線。

測量暗電流的意義在于表征電池的整流效應。好的電池應該有比較高的整流比，也就是正向暗電流比反向暗電流高越多越好。電流的整流效應與電池開路電壓有關。

二、少子壽命對電池性能的影響

少子壽命是指半導體材料在外界注入（光或電）停止后，少數載流子從最大值衰減到無注入時的初值之間的平均時間。少子壽命值越大，相應的材料質量越好。

電池片從線上下來測試的時候，如果是燒結后的測試，在電場的作用下少子會定向移動，一般少子是由半導體本征激發而產生，暗電流過大會導致開路電壓變小，直接導致轉換率下降，然而暗電流過小的話，說明少子的量少，少子少說明少子壽命短，在少子被激發出來后很快的被復合掉。

少 子壽命由少子的有效質量和散射有關，有效質量是與能帶結構決定，一般片子都是固定的，有效質量也是固定的，所以少子壽命主要與散射有關，散射分離子散射，缺陷散射，和晶格散射等，如果片子內部缺陷多，離子多，晶格震動越厲害，散射率越明顯，散射率越大，少子壽命大大越低，此外散射還與溫度有關，溫度越高，內部的微觀運動越劇烈，導致散射率變大，少子壽命下降，少子壽命下降直接導致片子的短路電流減小，導致轉換率下降，因此通過判斷暗電流的大小，我們可以知 道片子的基本狀況，是好是壞，壞在哪里也就一清二楚了。

三、早期光致衰減對電池性能的影響

1、光伏組件輸出功率的衰減的兩個階段

第一個階段，我們可以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使用的最初幾天內發生較大幅度的下降，但隨后趨于穩定。導致這一現象發生的主要原因是光照或電流注入導致硅片中的硼和氧形成硼氧復合體，降低了少子壽命。

第二個階段，我們可以把它稱作組件的老化衰減，即在長期使用中出現的極緩慢的功率下降，產生的主要原因與電池緩慢衰減有關，也與封裝材料的性能退化有關。

其中第一階段的早期光致衰減是由硅片質量問題導致的。

2、早期光致衰減的危害

（1）危害

早期光致衰減一方面會引起組件功率在使用的最初幾天內發生較大幅度的下降，使標稱功 率和實際功率不符；另一方面，如果同一組件內各個電池片光致衰減不一致，會造成原本分選時電性能一致的電池片，經過光照后，電性能存在很大偏差，引起組件 曲線異常和熱斑現象，導致組件早期失效。熱斑電池的溫度與周電池的溫度相差較大，過熱區域可引起EVA加快老化變黃，使該區域透光率下降，從而使熱斑進一 步惡化，導致組件的早期失效。

（2）如何如何消除或減小熱斑

為了防止太陽電池由于熱斑效應而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負極間并聯一個旁路二極管，以避免 光照組件所產生的能量被受遮蔽的組件所消耗，該二極管的作用是當電池片出現熱斑效應不能發電時，起旁路作用，讓其它電池片所產生的電流從二極管流出，使太 陽能發電系統繼續發電，不會因為某一片電池片出現問題而產生發電電路不通的情況。

能解決熱斑的二極管很多,但目前的關鍵是選擇結溫最低的，產生熱斑時，很大的電流將通過二極管，較短時間內，二極管的溫度將上升很快，直至超過接線盒內部構件的融化溫度，接線盒將被燒毀。

在IEC 61215 第二版中，有二極管發熱測試，其方法如下：把組件放在75度烘箱中至熱穩定，在二極管中通組件的實際短路電流，熱穩定后（例如1h），測量二極管的表面溫 度，根據以下公式計算實際結溫Tj=Tcase + R*U*I其中R為熱阻系數，由二極管廠家給出，Tcase是二極管表面溫度（用熱電偶測出），U是二極管兩端壓降（實測值），I為組件短路電流。計算出 的Tj不能超過二極管規格書上的結溫范圍。

所以，對于這個測試，選擇二極管要看以下幾個量：電流（大的好）、最大結溫（大的好）、熱阻（小的好）、壓降（小的好）、反向擊穿電壓（一般40V就遠遠夠了）。

3、解決辦法

1）改善硅單晶質量

A.利用磁控直拉硅單晶工藝

此工藝不僅能控制單晶中的氧濃度，也使硅單晶縱向、徑向電阻率均勻性得到改善，但需配置磁場設備并提供激磁電源，增加成本和工藝難度； B.使用摻磷的N型硅片

從目前產業化的絲網印刷P型電池工藝來看，N型電池在轉換效率和制造成本上還沒有優勢，一些關鍵工藝有待解決 C.用稼代替硼作為P型摻雜劑

由于稼在硅中的分凝系數為0.008，遠小于硼的0.8，這使得摻稼單晶硅棒的電阻率分布相對摻硼單晶較寬，但對于市場上單晶硅電池要求電阻率為0.5-6歐姆的規格范圍，這并不是個問題，現有電池工藝完全可以接受。采用稼替代硼作為P型摻雜劑的優勢主要有：

①對現有拉晶設備和工藝無任何影響，僅需將硼摻雜劑改為稼摻雜劑； ②對現有電池制造工藝無任何影響；

③每50千克硅料僅需摻稼1~2克，成本約為10元

2）電池片光照預衰減

四、位錯對電池性能的影響

硅片中存在著極高的位錯密度，成為少數載流子的強復合中心，最終導致電池和組件性能的嚴重下降。

五、太陽能電池生產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，發白等現象；

2、擴散是核心工序，難點是方塊電阻不均勻，以及PN結的深淺控制（結合硅片情況）；

3、去邊要求刻去邊上的PN結，對與刻邊的控制，刻后漏電流要小；

4、去PSG就是去除表面的磷硅玻璃，腐蝕過后表面清潔，瀝水效果好；

5、減反射膜主要是控制膜的厚度（最佳厚度為1/4光波長），以及沒有色差；

6、印刷可以說是比較重要的環節，背面鋁漿的厚度，柵線的寬度和高度，要求漿料的粘稠度要和網板匹配起來，和硅片的具體情況匹配才能達到比較好的效果。

7、燒結要重要的是溫度以及履帶的速度控制，這要根據硅片以及漿料的具體情況調整到比較好的范圍。

第二篇：太陽能電池組件生產流程之組件裝框

太陽能電池組件生產流程之組件裝框

準備工作

1．工作時必穿工作衣、鞋，戴工作帽。

2．做好工藝衛生，清潔整理臺面，創造清潔有序的裝框環境。

所需材料、工具和設備

1、層壓好的電池組件

2、鋁邊框

3、硅膠

4、酒精

6、擦膠紙

7、接線盒

8、氣動膠槍

9、橡膠錘

10、裝框機

11、剪刀

12、鑷子

13、抹布

14、小一字起

15、卷尺

16、角尺

17、工具臺

18、預裝臺

操作程序

1．按照圖紙選擇相對應的材料，鋁型材，并對其檢驗，篩選出不符合要求的鋁型材，將其擺放到指定位置；

2．對層壓完畢的電池組件進行表面清洗，同時對上道工序進行檢查，不合格的返回上道工序返工； 3．用螺絲釘（素材將長型材和短型材作直角連接，拼縫小于0.5mm）將邊型材和E型材作直角連結，并保證接縫處平整；

4．在鋁合金外框的凹槽中均勻地注入適量的硅膠； 5．將組件嵌入已注入硅膠的鋁邊框內，并壓實；

6．將組件移至裝框機上（緊靠一邊，關閉氣動閥，將其固定）；

7．用螺釘（素材）將鋁邊框其余兩角固定，并調整玻璃與邊框之間的距離以及邊框對角線長度；

8．用補膠槍對正面縫隙處均勻地補膠； 9．除去組件表面溢出的硅膠，并進行清洗； 10．打開氣動閥，翻轉組件，然后將組件固定；

11．用適當的力按壓TPT四角，使玻璃面緊貼鋁合金邊框內壁，按壓過程中注意TPT表面

12．用補膠槍對組件背面縫隙處進行補膠（四周全補）；

13．按圖紙要求將接線盒用硅膠固定在組件背面，并檢查二極管是否接反； 14．對裝框完畢的組件進行自檢（有無漏補、氣泡或縫隙）；

15．符合要求后在“工藝流程單”上做好紀錄，將組件放置在指定區域，流入下道工序。

質量要求

1．鋁合金框兩條對角線小于1m的誤差要求小于2mm，大于等于1m的誤差小于3mm； 2．外框安裝平整、挺直、無劃傷； 3．組件內電池片與邊框間距相等； 4．鋁邊框與硅膠結合出無可視縫隙；

5．接線盒內引線根部必須用硅膠密封、接線盒無破裂、隱裂、配件齊全、線盒底部硅膠厚度1~2毫米，接線盒位置準確，與四邊平行； 6．組件鋁合金邊框背面接縫處高度落差小于0.5mm； 7．組件鋁合金邊框背面接縫處縫隙小于1mm；

8．鋁合金邊框四個安裝孔孔間距的尺寸允許偏差±0.5mm。

注意事項

1．輕拿輕放抬未裝框組件是注意不要碰到組件的四角。2.注意手要保持清潔

3．將已裝入鋁框內的組件從周轉臺抬到裝框機上時應扶住四角，防止組件從框內滑落。