PERC太阳电池测试分析研究_赵孟钢

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PERC太阳能电池生产工艺研究

PERC太阳能电池生产工艺研究

PERC太阳能电池生产工艺研究摘要:1983年,澳大利亚的一位科学家马丁.格林提出了 PERC (Passivated Emitter and Rear Cell),并将其应用于新一代太阳电池中。

相对于传统太阳电池,PERC太阳电池多了三个制备过程,将给其制备技术和制备过程带来巨大变化。

本文以流水线试验为基础,探讨了影响PERC太阳电池制造的几个主要技术环节和关键技术,介绍了PERC太阳电池的组成、制作技术,并与传统的PERC太阳电池相比,其优点是具有明显的优越性。

以期对PERC太阳电池制造有一定的借鉴意义。

关键词:PERC;太阳能电池;工艺研究引言PERC太阳电池是一种基于晶硅太阳电池的新型晶硅太阳电池,PERC型太阳电池只需要在产线上多加三道工序就可以了,不仅可以方便地改造,而且还可以显著地提高太阳电池的光电转化效率,所以PERC型太阳电池是当前最流行的一种新型太阳电池。

对其批量制造技术的深入研究,对其规模化制造有着十分重要的指导意义。

一、太阳能电池研发生产现状目前,国内光伏市场上销售的主要是单晶硅。

但是,在生产单晶硅电池的过程中,需要消耗大量的能源,一些专家更是直言不讳,说出了单晶硅电池所产生的能源,要比单晶硅所转化的太阳能资源要多得多,因此,他们认为单晶硅没有使用价值。

有研究表明,当单晶硅的使用年限超过10年时,其捕捉太阳能的能量才会超过生产时所消耗的能量。

单晶硅的制备方法是用石英砂融化后,再进行拉丝,就能得到,其全流程能耗高,产生的毒害物多,污染环境。

二、组件中的主要缺陷分析及改进措施太阳能转化为电能的过程中,大部分都是利用光电转换来实现的,所以它的使用寿命在很大程度上取决于组件包装的品质。

芯片最根本的特征就是脆弱,被损坏的电池单元会对电池板的输出功率和使用寿命产生直接的影响,极大地降低了电池组件的可靠性。

(一)断栅栅极断裂导致器件的电流效率下降,对器件的频谱特性有较大影响,器件的光电转化效率显著下降。

单晶PERC+SE电池EL缺陷分析

单晶PERC+SE电池EL缺陷分析

单晶PERC+SE电池EL缺陷分析摘要:重点分析研究晶硅太阳能单晶太阳电池EL常见缺陷原因,电池片EL常见缺陷主要分为原材料类导致的缺陷及过程引入缺陷类。

通过对常见的EL缺陷分析研究及有利于改善电池片的产品质量,提升电池片成品的良率,还可进一步降低生产成本。

关键词:EL缺陷、改善、分析1引言随着晶硅太阳能单晶电池EL质量要求越来越高,提升晶硅太阳能单晶电池EL 质量变得尤为重要。

通过对单晶电池EL缺陷成因分析研究,可进一步改善电池片EL缺陷现象,实现晶硅电池质量提升和成本降低的目的。

2 EL测试原理介绍EL的测试原理主要是晶体硅太阳电池外加正向偏置电压,电源向晶硅电池注入大量非平衡载流子,电致发光依靠从扩散区注入的大量非平衡载流子不断地复合发光,放出光子;再利用CCD相机捕捉这些光子,通过计算机处理后显示出来,整个的测试过程是在暗室中进行。

有缺陷的地方,少子扩散长度较低,所以显示出来的图像亮度较暗。

3 常见单晶PERC+SE电池EL缺陷常见单晶电池EL缺陷主要分为原材料类导致的EL缺陷及生产过程引入缺陷类。

3.1 EL整面发暗:图1:EL整面发暗图1为整面EL发暗缺陷,通过测试分析与正常片相比色度较暗。

根据二次酸洗验证后仍然EL整面发暗,此类异常初步认为因拉晶过程引入杂质含量过高引起硅片材料本身缺陷,导致电池片EL测试整面发暗。

3.2 EL电池片四周发黑:图2:EL电池片四周发黑图2为电池片EL四周发黑缺陷,电池片外观无明显表征,通过交叉排查发现PERC+SE硼扩散做低压工艺温度偏高、工艺时间短、负压压力过大对硅片表面损伤引起缺陷,导致电池片EL测试四周发黑。

3.3 EL电池片台面灯印:图3:EL电池片台面灯印图4:ASYS设备台面灯图3为电池片台面灯印缺陷,电池片外观无明显表征,图4为ASYS设备台面及异常片对比图,印刷过程中通过排查是ASYS台面吸片气压过大、台面灯发热,印刷过程中硅片接触台面灯时对硅片部分损伤严重,导致EL电池台面灯印,调小台面吸片气压。

PERC电池明暗混档现象的研究

PERC电池明暗混档现象的研究

PERC电池明暗混档现象的研究摘要:本文介绍了一种通过分档方式改善PERC电池明暗混档的方法。

PERC电池采用常规的方式测试分档,会导致组件端因电性能失配引起严重的明暗混档现象。

本文通过对影响PERC电池明暗混档的因素进行研究分析,提出通过灰阶和开压分档的方式使PERC电池明暗混档现象得到改善。

关键词:PERC电池;明暗混档;灰阶分档;开压分档引言PERC电池通过发射极与背面双面钝化,显著提高了电池的开路电压和短路电流。

PERC电池采用常规的方式进行测试分档,会导致同一效率段的电池由于电性能参数波动较大,在组件端出现电性能失配引起严重的明暗混档现象,严重影响了PERC电池量产的良率和生产成本。

1 现象描述PERC电池量产后,行业内出现了各种各样的问题。

尤其是成品电池采用常规方式测试分选,在电池端未见明显异常,但在组件端存在较高比例的明暗混档问题,严重影响了PERC电池的良率。

2 问题分析PERC电池相对于常规晶硅电池最主要的就是在电池片背表面沉积一层Al2O3+ Si3N4薄膜,从而提高电池片的少子寿命,增加对长波的反射,对光进行充分利用,增加硅片对长波的吸收,显著提高开路电压和短路电流[1]。

大幅度的电压、电流提升会导致同一效率段的电池片电性能参数出现较大波动,尤其是开路电压。

因为硅片电阻率的差异会导致在相同的制程条件下的电池片参数离散更大。

3 实验验证3.1硅片电阻率因为硅片电阻率的差异会导致在相同的制程条件下的电池片参数离散更大[2],但是通过多次验证,细分电阻率能够改善组件端明暗片,但受硅片质量影响,效果波动性较大。

3.2灰阶分档灰阶分档主要是在EL测试环节对同一效率段的电池片通过明暗度进行细分档(高效灰阶100-115、115-125、125-135、135-155,低效灰阶95-105、105-115、115-125、125-145)。

随机选取效率21.3%的PERC电池,一部分直接制成组件,一部分经灰阶分档后制成组件,灰阶分档后组件端的明暗混档明显改善。

PERC技术调研报告

PERC技术调研报告

技术调研报告(关于PERC电池组件)编制:审核:批准:湖北晶星科技股份有限公司二○一七年十二月十九日技术调研报告一、概况:电站收益的根本在于发电量,而温度、辐照度、灰尘、风速等户外环境因素均会影响发电量的评估。

如何提高行业的竞争力和影响力,根本在于三个方面:1.降成本;2.提高率;3.前沿技术。

而PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)就是一个良好的发展机遇。

二、技术能力:本项目技术属于技术引进,而且其关键技术在于硅片的印刷工艺上,所以对我司门槛较低。

目前,能源局还提高了第三批光伏“领跑者”计划的效率门槛。

单、多晶组件的转换效率分别在17.8%与17%,组件功率分别在295W和280W,对应的单、多晶电池效率分别在21%与19.5%左右。

从光伏技术上看,采用常规工艺将很难达到该“领跑者”指标,必须叠加新的电池技术或组件技术。

在目前众多的高效技术路线中,PERC技术及N型电池技术讨论的最为炙手可热。

N型双面、HJT、IBC等N型技术在初期导入成本昂贵,且N型硅片成本较高,所以在目前的领跑者项目并不能作为首选;而PERC技术工艺与现有电池生产线兼容性高,并且PERC电池转换效率正在快速提高,预计到2018年将会超过22%,所以PERC技术也就成为了近期领跑者项目的主要选择。

三、技术分析:1.什么是PERC电池?PERC(Passivated Emitter and Rear Cell),钝化发射极和背面电池技术,最早在1983年由澳大利亚科学家Martin Green提出。

PERC近年来效率记录不断被刷新,将成为未来三年内最具性价比的技术。

2.PERC电池的差异PERC电池与常规电池最大的区别在于背表面介质膜钝化,采用局域金属接触,有效降低背表面的电子复合速度,同时提升了背表面的光反射。

3.生产经营分析3.1 产线对比针对我司组件的生产流水线和生产经营模式来看,而且,现阶段相关技术工艺成熟,采用PERC电池技术生产线对组件生产的流水线基本没有什么改变,在质量和功率检测方面和工艺优化需要作出调整。

PERC太阳能电池生产工艺

PERC太阳能电池生产工艺

化工能源化 工 设 计 通 讯Chemical EnergyChemical Engineering Design Communications·203·第46卷第7期2020年7月1 PERC 太阳能电池的结构PERC 技术,即钝化发射极背面接触,通过在太阳能电池背面形成钝化层,提升转换效率。

PERC 电池具有工艺简单,成本较低,且与现有电池生产线兼容性高的优点,成为未来高效太阳能电池的主流方向。

结构见图1。

图1 PERC 太阳能电池结构图2 PERC 太阳能电池的生产工艺相比常规光伏电池生产流程而言,PERC 太阳能电池的生产将增加2道工序和1道改进工序,其余工艺步骤均与常规太阳能电池生产流程相同。

①沉积背面钝化层。

②开口以形成背面接触。

③需要有针对性地改进基于化学湿台的边缘隔离步骤,硅片背部绒面金字塔型结构需要被溶蚀掉。

抛光的程度基于选用技术的不同而异。

因此,钝化膜沉积设备和膜开口设备(既可以使用激光也可以运用化学蚀刻)都需要在传统的电池生产线上额外增加加工设备。

流程见图2。

图2 PERC 电池生产流程3 PERC 太阳能电池与常规太阳能电池对比分析PERC 技术通过在电池的后侧上(如图3所示)添加一个电介质钝化层来提高转换效率。

标准电池结构中更高的效率水平受限于光生电子重组的趋势。

PERC 电池最大化跨越了P-N 结的电势梯度,这使得电子更稳定的流动,减少电子重组,以及更高的效率水平。

图3 PERC 太阳能电池与常规太阳能电池与标准电池相比,PERC 电池的优势主要有两个方面:①内背反射增强,降低长波的光学损失;②高质量的背面钝化,这使得PERC 电池的开路电压(V oc )和短路电流(Isc )较之标准电池有大幅提升,从而电池转化效率更高。

4 PERC 太阳能电池生产过程有影响的工艺具体措施4.1 背面钝化工艺背面钝化工艺主要方法有等离子体增强化学气相沉积法、热氧化法、原子层沉积法和叠层钝化等方法。

PERC会议双面电池测试

PERC会议双面电池测试

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浙江爱旭太阳能科技有限公司
--致力于建设面向未来十年的具有国际一流水平的先进太阳能电池片厂
PERC双面太阳能电池测试及标准
浙江爱旭康太阳能科技有限公司 Jun 2017
PERC双面电池未来趋势
据亚化咨询统计,2016年全球PERC电池产能已达15GW,2017年全球 PERC电池产能将达25GW, Bifacial c-Si 15% in 2020
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2015 2016 2018 2020 2023 2026
正反面光源照度可应需求独立调整 。
正反面均有标准电池片可单独校正正反面效率水平。 单台测试量可达3000 pcs/小时。
可设定正/反面辐照度测试序列,自动完成多个辐照度测试。
Aiko solar 全球首发量产型双面电池测试设备
双面闪光测试 --爱旭双面电池测试方式:测试方式特点
测试方式特点:
4. 要把双面电池的背面效率管理好,使双面电池的使用效益最大化,有效降低每度 电的发电成本,同时衍生出有效使用正面及背面效率的工作模式
测试方法一:单独测正面和背面的功率,进行叠加
1.反面遮挡,测试正面在1000W/m2辐照度下的功率PF 2.正面遮挡,测试反面在200~1000W/m2辐照度下的功率PB 3.功率=PF+PB
爱旭PERC双面电池/背面>21.2%/15%
正面射极:
- SiO2和SiNx复合减反膜(PID free) - 主栅0.7± 0.1mm - 脊骨状防断栅设计
Rear side
背面钝化极:
- Al2O3和SiNx复合膜 - 复合型主栅(2.9mm铝电极+1.75mm四段式银电极)

p型多晶硅perc太阳电池光致衰减效应的研究

p型多晶硅perc太阳电池光致衰减效应的研究

p型多晶硅perc太阳电池光致衰减效应的研究下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。

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PERC电池及组件紫外稳定性研究

PERC电池及组件紫外稳定性研究

p-PERC电池及组件紫外稳定性研究2019年11月CONTENTS PERC 电池紫外稳定性研究背景钝化层紫外稳定性机理研究钝化层的紫外光稳定性影响因素研究不同类型BiPERC 电池钝化层紫外稳定测试总结目前,提高太阳能电池的蓝光响应是太阳能电池增效的主要方向之一。

充分利用短波段光源,组件的Jsc可提高(1.3±0.13%) 或0.5 mA/cm²。

因此,太阳能电池表面钝化层紫外稳定性对于组件的长期可靠性至关重要。

p-PERC电池正面SiNx作为钝化层,有研究表明电性能会随着紫外辐照量增加而呈衰减趋势,最大效率衰减可达。

6%。

图1. 常规EVA(左)和紫外高透EVA(右)光伏组件的光损耗分析Energy Procedia 92 ( 2016 ) 523 – 530 图2. 太阳能电池电性能随UV辐照量的变化关系Solar Energy 157 (2017) 477–485双面组件背面由于地面的反射,也会受到约正面10%的紫外光照射。

有研究发现,BiPERC电池背面为Al2O3/SiNx叠层,在短时间紫外光照射,钝化质量会得到加强,电池效率增加。

虽然BIPERC电池背面钝化层相对于正面具有更好的紫外稳定性,但随着UV辐照量增加,电池效率依然会出现衰减。

研究并改善PERC电池表面钝化层的紫外稳定性,对提高组件的稳定性和发电能力具有重要意义。

⏹UV量=总辐照量*6%✓30年组件正面UV总量~3423.6KWH/m2✓30年组件背面UV总量~ 342.4KWH/m2图3. 不同地面对紫外光的反射率• 2.1 SiN-Si紫外稳定性机理图4. 不同EVA对紫外光的透过率图5. 不同EVA在相同UV辐照量下太阳能电池电性能衰减对比 低于353nm临界波长(3.5 eV)的光子会破坏Si-H键,造成表面缺陷密度的增加,使Jsc和Voc的降低,导致电池效率的衰减。

• 2.1 SiNx-Si紫外稳定性机理图6. 不同折射率氮化硅的电池电性能随UV辐照量的变化关系Prog. Photovolt: Res. Appl. (2017)SiNx折射率增加,SiNx对具有破坏性的短波长UV透过率降低,使电池正面UV稳定性得到改善。

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外 电路 电 压变 化 的 响应 时 间


给测 试 结 果 带 来 不 置


LED
阵 列 光源

正 对 测 试 面且光源居 中


影响





线 的 凹 陷 和 瞬 时误 差 导 致 的

K L E D
具有较 大 的 发 散角
光 线不 集 中

此 结构

曲 线分离

会 给 测 试 结 果 带来 较 大误 差

LED
LE D

可 实 现 光 成 分 单 独
臟《





叠加

而 非 相 互 并列 地 照 射 太 阳 电 池 —
其 混 光 系 统 能 使 不 同 的 波长 如 同 在 阳 光下



列光
^卜
LED
阵列 光源 混 光系 统 是 带 有 箱 体 出 光




PE R C
电池

因 加工工

能 量 反 馈 电 路 与 输 出 光 能量 基 准 电 压 进 行 比 较 来 艺 或 硅 片 质 量 差 异
三者 间也 存 在差 异

恒定 光 能量输 出
量 强弱


通 过 改 变 基 准 电 压 来 调 控 光 能 3
L ED

PE R C

半高宽 窄
LED

发板 上 的 从 电 路 包 括 三 极 管


MO



三极管
散 角 大的 统
封装的

因 每种

的 额 定 调 位 器

LE D
光 源 电 路 及 其 附 属 电 路 部件 和 连

电 压 各 有差 异
各支路又限 定 同
最 大 电 流 值 接 关 系


当 控 制信 号 响 应 时

PE RC
太 阳 电 池技 术



结 的 太阳 电 池 片

PE
RC
技 术 提 升 了 电 P E R C 技 术 即 钝 化 发 射 极 背 面 接 触

如图

池 的 转 换 效率
传 统 标 准 电 池 结构 中 光 电 子 的 复 所 示

黑 色 层 利用







太阳 电池

分别 各 挑选

片 作 为 待测 电 池


实 验 在
前 比 较 主流 的技 术 路 线 中


多 晶硅转

所 得数 据 仅 限 于本 次 分 析 研 究 代表
是有
PE
且 尚 不 能 完 全 化 效 率 为

7 5



1 8




直拉单 晶 为
P E
9 0



太 阳模拟器

型号


S L

好 的 溢 价 优 势 和 发 展 空 间
了 %


P E
RC
技 术 使单 晶 电
0 5

各 项 指标 均 领 先
P E RC


E C 6 0 9 0 4

标准
通 过 对 池 的 转 换 效 率 提 升

而多 晶 电池仅 为


单晶和 多 晶
太 阳 电 池 的 测 试 数 据 进 行 分 从 溢 价 角 度 看
LE D



三 极管



运 算 放大 器

第 二运 算 放 大 器


本文 采用 的


光 源 覆 盖 从 近 紫 外 到 近 红M O S 管 及 其 附 属 电 路 部 件 和 连 接 关 系

从电路

3 0 0



0 0 nm )


选用 大功 率
LE D

可 实现 光谱 与 太 阳 光谱 相 似 或



G SL





2 2 G S L



光 源 电 路控 制 原 理

试精准


技术参 数达到

A+


各 项 指 标 均 优 于G S L




控 制 电路 包 括 主 电 路 板 和 从 电 路板


] ,
E C6 0 9 0 4

标准

实现

3 0 0

0 0 n m
全 光 谱 如 图

所示
主 电 路 板采 用 恒 流 模式


从电路
测试



脉冲 宽度可调




2 0 0 ms

板 采 用 均 流 模 式


主 电 路 板 的 主 电 路包 括 集 成 电



G S L

光 源 及 光 学混 光 系 统
RC
电 池工 艺 的 结 果


但 对 分 析 研 究 还


9 2%


从海 外 和 内 地 电 池 厂 商 的

RC
技 术应

定 的 指 导意 义

同时


测 试 系 统 采 用 用 情 况 看

PE
RC
技术在单 晶 电池方 面体 现 了 更

新型太阳 模拟 器



L ED

设 备 无 校 准 5 单 晶


PE
RC
每个 电池 在 脉冲

00 m s
时对

的 条件下进行






20 0 m s
依 次测 试
每 种 脉 应 的 頌 和


尸_
数值 比 在
0 m s
时 均提 升 了






冲 时 间 各测


取各 电性能参数的 均值

对 测 而 多 晶
PE

RC
太 阳 电 池 是 澳 大利 亚 新 南 威 尔 士 大 学
1 [
光伏 器 件 实 验 室最 早 研 究 的 高 效 电 池 太 阳 电池
具有

] ,
和 普 通 P E R C 电 池 技 术 及 测 试 原 理






都是对硅片进行加 工


从 而 形 成

基 于高 可 约 束 大 角 度 的 光 线 在 反 射 箱 体 内 底 部 反 射
LED

效 电 池 的 不 断发 展

传 统 较 窄 脉 冲 的 测 试仪 己不而 使
发 散 出 的 光线 充 分在反 射箱体 的 高 反

能 满 足 测 试 要 求 射 内 壁 多 次 反 射 本 文 使用 的 是基于

E RC
降低 电 子 的 复 合
从 而 提 升 电 池 效 率 电 池 最 大 化 跨 越 了
P E RC



结 的 电 势 梯度


使 电 子流

本 文选 用 某公 司 生 产 的 单 晶 和 多 晶
动 更 稳 定


减 少 电 子重 组 达 到 更 高 的 效 率 水 平




在 电 池 背 面形 成

合 限制 了 效率进


步 提升



PE RC
电 池 则 将 钝 化 层 来 提 高 转 换 效 率

标准 电池结 构 中

更高


结 间 的 电 势差 最 大 化

可 使 电 流 更 加 稳 定 的 效 率 水 平 受 限 于 光 生 电 子 重组 的 趋 势
LE D

达 到 光 线 充 分 混合

到达出 光

光 源 的 太 阳 模 拟 器 口 时 混 光 均 勻 另 通过 调 节 反 射 箱 体 的 整 体 长 度

该 模 拟 器通 过 多 种 不 同 波 段
LED
光 融 合 及 匹 配 可 改 变 均匀 性 的 大 小


以 满足 不 同 测 试 要 求
SO L A
R EN E R G Y
技 术 产 品 与 工程
PERC
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