太阳电池EL漏电分析及可靠性评估
浅谈并网光伏电站组件EL检测技术及应用
浅谈并网光伏电站组件EL检测技术及应用【摘要】光伏电站组件EL检测技术是一种重要的质量监测手段，通过电致发光效应检测太阳能电池片表面和内部缺陷，帮助提高光伏组件的性能和寿命。
本文从EL检测技术原理、在光伏电站中的应用、优势、挑战以及发展趋势等方面进行了深入探讨。
EL检测技术能够精准快速地发现电池片的瑕疵，提高光伏组件的质量和可靠性，对光伏电站的运行和维护具有重要意义。
EL检测技术在实际应用中还存在一些挑战，如高成本和复杂操作等。
随着技术的不断进步，EL检测技术的应用前景将更加广阔。
EL检测技术对于提升光伏电站的效率和可靠性具有重要作用，值得进一步研究和推广。
【关键词】关键词：光伏电站、EL检测技术、并网、原理、应用、优势、挑战、发展趋势、意义、应用前景、总结。
1. 引言1.1 背景介绍为了确保光伏电站的发电效率和运行安全，EL （Electroluminescence）检测技术被引入到光伏电站的运维管理中。
EL检测技术是利用组件在电场作用下发光现象来检测组件内部缺陷的一种无损检测技术，可以有效地提前发现并定位组件的隐患，帮助运维人员及时维护和处理问题组件，保障光伏电站的发电效率和安全运行。
通过对光伏电站组件EL检测技术的研究和应用，可以更好地了解组件的内部状况，及时发现问题并进行处理，提高光伏电站的发电效率和可靠性，推动光伏产业的健康发展。
部分至此结束。
1.2 研究意义：研究意义主要体现在以下几个方面：光伏电站组件EL检测技术的研究对于提高光伏组件的质量和效率具有重要意义。
通过EL检测技术可以快速、准确地检测光伏组件的质量，发现潜在的问题，及时进行修复和维护，提高光伏组件的寿命和稳定性，同时也可以提高光伏组件的能量转换效率。
光伏电站组件EL检测技术的研究也对于环境保护和可持续发展具有积极作用。
光伏电站作为清洁能源的重要组成部分，其质量和效率直接影响到清洁能源的利用效率和环境影响。
通过EL检测技术的研究和应用，可以提高光伏组件的质量和效率，减少光伏电站对环境的影响，推动清洁能源的发展和利用。
太阳电池EL漏电分析及可靠性评估
图1 酸抛后的漏电电池硅片PL测试，女，本科、助理工程师，主要从事光伏组件成品的质量管理与生产过程的质量管控、组件生产过程中的异常原图2 正常硅片PL测试3 漏电电池片酸抛后的硅片面少子寿命图4 正常硅片的面少子寿命1.2 酸抛后的漏电电池硅片参数测试漏电电池片酸抛后，对其进行少子寿命、电阻率及厚度测试，具体数据如表1所示。
表1 酸抛后的漏电电池硅片性能参数少子寿命/µs电阻率1.126 1.8000.913 1.0620.963 1.7771.651 1.5301.636 1.3330.974 1.5271.723 1.597少子寿命达到合格的标准是大于1.2测试数据来看，少子寿命存在不合格的情面少子寿命，均值为1.553 µs。
由于漏电电池片所使用硅片的少子寿命低于1.2 µs，因此不满足合格1.4 硅片晶向、位错测试晶向测试。
晶向测试是利用X射线仪进行晶向测定。
其原理为：当一束平行的单色射线射入晶体表面时，X射线照在相邻平面之间的光程差为其波长的整数倍时就会产生衍射。
利用计数器探测衍射线，根据其出现的位置确定单晶的晶向。
位错测试。
位错测试是利用化学择优腐蚀来显示缺陷，试样经择优腐蚀液腐蚀后，在有缺陷的位置会被腐蚀成浅坑或丘，可采用目视法结合金相显微镜进行观察。
片漏电电池片酸抛后进行晶向、位错测试，数据如表2所示。
5 第一次制成的电池片的EL测试结果图6 返工后的电池片EL测试结果2 工艺排查分析2.1 电性能参数对比将漏电电池片与正常电池片在同一测试条件下对比测试。
表3为正常电池片与漏电电池片的性能参数对比。
表3 正常电池片与漏电电池片性能参数对比参数U oc/V I sc/A FF/%N Cell/%I rev1/A 漏电电池10.6469.38281.08520.116 2.267漏电电池20.6479.42780.71620.158 1.839正常电池10.6439.49181.12020.2760.050正常电池20.6459.40681.52420.2600.002为反向电压-10 V时的漏电电流；I rev2流3可知，漏电电池片的并联电阻较小、漏流基本都大于2 A，说明此类电池片不合格。
EL测试光伏组件常见质量问题分析与检测方法
EL测试光伏组件常见质量问题分析与检测方法EL测试光伏组件常见质量问题分析与检测方法据苏州莱科斯公司检测光伏电站的经验得出光伏组件安装过程管控不到位造成光伏组件热斑、隐裂、人为破损等质量问题的大面积出现，影响了光伏电站整体高效稳定运行。
本文结合国家相关规范要求及光伏组件安装实际情况，对光伏组件常见质量问题进行分析，对光伏组件安装质量控制进行总结，旨在从管理层面系统梳理光伏电站组件安装质量控制有效措施，保证光伏电站高效稳定运行。
那常见的问题有哪些以下几点？光伏组件常见质量问题光伏组件常见的质量问题有热斑、隐裂和功率衰减。
由于这些质量问题隐藏在电池板内部，或光伏电站运营一段时间后才发生，在电池板进场验收时难以识别，需借助专业设备进行检测。
热斑形成原因及检测方法光伏组件热斑是指组件在阳光照射下，由于部分电池片受到遮挡无法工作，使得被遮盖的部分升温远远大于未被遮盖部分，致使温度过高出现烧坏的暗斑。
光伏组件热斑的形成主要由两个内在因素构成，即内阻和电池片自身暗电流。
热斑耐久试验是为确定太阳电池组件承受热斑加热效应能力的检测试验。
通过合理的时间和过程对太阳电池组件进行检测，用以表明太阳电池能够在规定的条件下长期使用。
热斑检测可采用红外线热像仪进行检测，红外线热像仪可利用热成像技术，以可见热图显示被测目标温度及其分布。
隐裂形成原因及检测方法隐裂是指电池片中出现细小裂纹，电池片的隐裂会加速电池片功率衰减，影响组件的正常使用寿命，同时电池片的隐裂会在机械载荷下扩大，有可能导致开路性破坏，隐裂还可能会导致热斑效应。
隐裂的产生是由于多方面原因共同作用造成的，组件受力不均匀，或在运输、倒运过程中剧烈的抖动都有可能造成电池片的隐裂。
光伏组件在出厂前会进行EL成像检测，所使用的仪器为EL检测仪。
该仪器利用晶体硅的电致发光原理，利用高分辨率的CCD相机拍摄组件的近红外图像，获取并判定组件的缺陷。
EL检测仪能够检测太阳能电池组件有无隐裂、碎片、虚焊、断栅及不同转换效率单片电池异常现象。
太阳能电池漏电流标准
太阳能电池漏电流标准一、定义和术语1.太阳能电池：一种将太阳光转化为电能的设备。
2.漏电流：由于太阳能电池中的杂质或缺陷，在太阳能电池的阳极和阴极之间形成的微小泄漏电流。
3.漏电流标准：衡量太阳能电池漏电流大小的准则或标准。
二、漏电流测量方法1.使用数字万用表进行测量：将太阳能电池的阳极和阴极分别连接到数字万用表的两个端口上，设置万用表在电流档位，测量太阳能电池的漏电流。
2.使用专门的漏电流测试设备：使用专用的漏电流测试设备，设定相应的电压和电流值，模拟太阳光的照射条件，对太阳能电池进行漏电流测试。
三、漏电流限制值根据不同的应用场景和产品标准，漏电流的限制值会有所不同。
一般来说，对于商用太阳能电池，漏电流应小于或等于0.5mA/cm²；对于家用太阳能电池，漏电流应小于或等于0.25mA/cm²。
四、测试条件和要求1.测试环境：室内恒温环境，温度保持在（25±2）℃。
2.测试设备：数字万用表或专门的漏电流测试设备。
3.测试前准备：清洁太阳能电池表面，确保无杂质和灰尘。
4.测试时间：每个太阳能电池样品至少测试三次，取平均值作为最终结果。
五、测试设备1.数字万用表：用于测量电流和电压的电子测量仪器。
2.漏电流测试设备：模拟太阳光的照射条件，对太阳能电池进行漏电流测试的专用设备。
六、测试程序1.将太阳能电池放置在测试台上，连接数字万用表或漏电流测试设备。
2.根据产品标准设定相应的电压和电流值。
3.开始测试，记录测得的漏电流值。
4.重复测试三次，取平均值作为最终结果。
5.分析测试结果，判断太阳能电池是否符合漏电流标准。
6.对于不符合标准的太阳能电池，进行相应的改进和优化。
7.记录所有的测试数据和结果。
8.进行质量保证检查，确保测试结果的准确性和可靠性。
太阳能单晶电池片EL检验标准
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文件编号 文件版本 实施日期 分发 号
A 片标准
GD-ZLG-DC-106 B/0
2017 年 7 月 14 日
B 片标准
不允许
黑色区域面积≤ 1/2
不允许
黑色区域面积≤ 1/2
皮带印 EL 测试后形成 黑线或灰线 . 黑线：黑色不允许， 灰 色不允许贯穿电池片， 不贯穿黑线 N≤ 2 条 （灰色面积≤ 2%,黑色 不允许）
黑色区域面积≤ 1/2
Hunan Red Solar Photoelectricity Science and Technology Co., Ltd.
太阳能单晶电池片 EL 检验标准
序号 项目
12 雪花点
定义
电池片上散布着 不规则的雪花状 斑点。
图片
吸笔（吸 13 盘印） 抓手导致的 EL 问
题
A 片 标准
B 片 标准
四角发黑（四个角呈明 显发黑无亮光） 原材料 异常，不允许
黑色区域面积≤ 1/2
发黑不允许
黑色区域面积 ≤
单片电池片面积≤ 30% 1/2
单包组件数量≤ 6片
黑色划伤 : ≤15m(总 长) 灰色划伤 : ≤100m（m单 条长度）≤ 2条
黑色区域面积 ≤ 1/2
Hunan Red Solar Photoelectricity Science and Technology Co., Ltd.
B 片标准
黑色区域面积≤ 1/2
1. 连续断栅≤ 3根
黑色区域面积≤ 1/2
2. 分散的断栅＜ 7根。 一个组件小于 10pcs. （4-6 根） （断栅长度≤ 1cm不 计为断栅）
黑色区域面积≤ 1/2
EL测试方法及其运用
电致发光（EL）检测方法及其应用Willurpimd, Jacky电致发光，又称场致发光，英文名为Electroluminescence，简称EL。
目前，电致发光成像技术已被很多太阳能电池和组件厂家使用，用于检测产品的潜在缺陷，控制产品质量。
一、EL测试原理EL的测试原理如图1所示【1】，晶体硅太阳电池外加正向偏置电压，电源向太阳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相机捕捉到这些光子，通过计算机进行处理后显示出来，整个的测试过程是在暗室中进行。
本征硅的带隙约为1.12eV，这样我们可以算出晶体硅太阳电池的带间直接辐射复合的EL光谱的峰值应该大概在1150nm附近，所以，EL的光属于近红外光（NIR）。
图1 EL测试原理图EL图像的亮度正比于电池片的少子扩散长度与电流密度（见图2【2】），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。
通过EL图像的分析可以有效地发现硅材料缺陷、印刷缺陷、烧结缺陷、工艺污染、裂纹等问题。
图2 EL强度决定于正向注入电流密度和少子扩散长度二、EL图像分析1.隐裂硅材料的脆度较大，因此在电池生产过程中，很容易产生裂片，裂片分两种，一种是显裂，另一种是隐裂。
前者是肉眼可直接观察到，但后者则不行。
后者在组件的制作过程中更容易产生碎片等问题，影响产能。
通过EL图就可以观测到，如图3所示，由于（100）面的单晶硅片的解理面是（111），因此，单晶电池的隐裂是一般沿着硅片的对角线方向的“X”状图形。
图3 单晶硅电池的隐裂EL图及区域放大图但是由于多晶硅片存在晶界影响，有时很难区分其与隐裂，见图4的红圈区域。
所以给有自动分选功能的EL测试仪带来困难。
图4 多晶片的EL图2.断栅印刷不良导致的正面银栅线断开，从图5的EL图中显示为黑线状。
这是因为栅线断掉后，从busbar上注入的电流在断栅附近的电流密度较小，致EL发光强度下降。
太阳能电池电参不合格特征分析与判定
2.7 印刷断栅导致的低效电池
①电参特性
②EL表征
斜视正面断栅多
③判定依据：电参表现：Rs过高、FF、Eff偏低，即“一高两低” EL表现：局部存在竖直且不连续的黑线条，即“大量黑线”
④解决及预防措施：需要印三员工多检查印刷效果，大量的断栅肉眼即可发现，尤 其要关注擦拭丝网后，长时间停机再次印刷时，加入旧浆料后的印刷效果。浆料问 题导致的断栅多，及时联系工艺人员，看能否通过加稀释剂或更换浆料来解决。
需要员工操作需要加强规范，扩散前及扩散后片源做好区域划分及摆放；每管 至少抽测一片防止因跳步造成的未扩散；湿刻后及PE加载员工需要确认舟的反向及 表面是否存在异常发亮等情况。
PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL
2.3 硅片片源导致的低效电池
①电参特性
②EL表征
车间EL测试表征
实验室EL测试表征
预防措施需按时进行EL抽检，发现“扇形发黑”后及时通知到扩散；扩散需对方 阻按要求进行抽测，发现不合格后及时联系工艺，不合格片源严禁转下。
PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL
2.6 黑硅制绒“龟裂纹”导致的低效电池
①电参特性
②EL表征
轻微龟裂纹
中等龟裂纹
严重龟裂纹
③判定依据：电参表现：Uoc、Isc、Eff偏低，一般不至于导致电参不合格，但会影响0.2以
②EL&-EL表征
EL测试有发散性黑线
反向EL测试对应处有亮斑
③判定依据：硌片最大的特点是EL有“发散性裂纹”，对应的反向EL处有亮斑，肉眼 观察电池可见硌裂痕迹。
④解决及预防措施：发现铬片后，需第一时间通知印刷员工，停止印刷，对印一、 印二及印三台面进行彻底清理，之后少量走片进行验证，结果正常后可批量走片。
光伏组件可靠性与耐候性评估方法
光伏组件可靠性与耐候性评估方法摘要：太阳能光伏技术在可再生能源领域的应用正在迅速增长，但太阳能光伏组件的可靠性与耐候性一直是产业发展的核心挑战。
本文通过系统性的研究，探讨如何提高太阳能光伏系统的性能、延长组件寿命，并降低运行和维护成本，综合分析了光伏组件可靠性与耐候性的具体评估方法，旨在帮助光伏组件制造商和太阳能系统运营商可以更好地满足市场需求，提升系统在不同环境条件下的工作性能。
关键词：光伏组件；耐候性；可靠性；评估前言：太阳能光伏技术作为清洁、可再生能源的前沿领域，正在得到广泛的关注和迅速的发展。
光伏组件是太阳能系统的核心组成部分，其性能和可靠性对系统的效率和可持续性具有至关重要的影响。
评估光伏组件的可靠性与耐候性成为至关重要的任务。
可靠性评估有助于确定组件在其设计寿命内能否保持高效的能源转换效率，而耐候性评估则关注组件在不同环境条件下的性能稳定性。
1光伏组件可靠性与耐候性的重要性光伏组件的可靠性与耐候性对太阳能光伏系统的性能和可持续性至关重要，其重要性体现在以下几个方面：1）系统可靠性：光伏组件是太阳能系统的核心组成部分，对系统的可靠性和稳定性起着关键作用，如果光伏组件不具备足够的可靠性，系统会经常出现故障，需要频繁的维护和修复，导致系统停机时间增加，降低能源产量，增加维护成本。
2）性能保持：太阳能光伏组件的性能与其可靠性和耐候性密切相关，在不同气候条件下，光伏组件必须能够保持高效的能量转换效率，耐候性差的组件会因受到环境胁迫而性能下降，降低系统的总产能。
3）投资回报率：太阳能项目通常是长期投资，其回报率与系统的寿命和性能密切相关，耐候性差的组件导致系统寿命缩短，降低了投资回报率，可靠的组件可以确保系统在多年内稳定运行，提高了投资回报率。
4）环境适应性：太阳能系统常常在不同气候和环境条件下运行，包括高温、低温、高湿度、干旱、盐雾等，光伏组件必须能够适应这些不同的环境条件，否则会出现性能下降、腐蚀、开路或短路等问题。
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图1 酸抛后的漏电电池硅片PL测试
，女，本科、助理工程师，主要从事光伏组件成品的质量管理与生产过程的质量管控、组件生产过程中的异常原
图2 正常硅片PL测试
图3 漏电电池片酸抛后的硅片面少子寿命图4 正常硅片的面少子寿命
1.2 酸抛后的漏电电池硅片参数测试
漏电电池片酸抛后，对其进行少子寿命、电阻率及厚度测试，具体数据如表1所示。
表1 酸抛后的漏电电池硅片性能参数
少子寿命/µs电阻率
1.126 1.800
0.913 1.062
0.963 1.777
1.651 1.530
1.636 1.333
0.974 1.527
1.723 1.597
少子寿命达到合格的标准是大于1.2
测试数据来看，少子寿命存在不合格的情面少子寿命，均值为1.553 µs。
由于漏电电池片所使用硅片的少子寿命低于1.2 µs，因此不满足合格
1.4 硅片晶向、位错测试
晶向测试。
晶向测试是利用X射线仪进行晶向测定。
其原理为：当一束平行的单色射线射入晶体表面时，X射线照在相邻平面之间的光程差为其波长的整数倍时就会产生衍射。
利用计数器探测衍射线，根据其出现的位置确定单晶的晶向。
位错测试。
位错测试是利用化学择优腐蚀来显示缺陷，试样经择优腐蚀液腐蚀后，在有缺陷的位置会被腐蚀成浅坑或丘，可采用目视法结合金相显微镜进行观察。
片漏电电池片酸抛后进行晶向、位错测试，数据如表2所示。
5 第一次制成的电池片的EL测试结果
图6 返工后的电池片EL测试结果
2 工艺排查分析
2.1 电性能参数对比
将漏电电池片与正常电池片在同一测试条件下对比测试。
表3为正常电池片与漏电电池片的性能参数对比。
表3 正常电池片与漏电电池片性能参数对比
参数
U oc/V I sc/A FF/%N Cell/%I rev1/A 漏电电池10.6469.38281.08520.116 2.267漏电电池20.6479.42780.71620.158 1.839正常电池10.6439.49181.12020.2760.050正常电池20.6459.40681.52420.2600.002为反向电压-10 V时的漏电电流；I rev2流
3可知，漏电电池片的并联电阻较小、漏
流基本都大于2 A，说明此类电池片不合格。
2.2 生产工艺过程分析排查
电池生产中产生漏电的因素主要包括：烧结
温度过高、硅片本身制绒过深、烧结时造成烧穿、
扩散很薄或无扩散，从而导致正电极和背电场导。
因此，可从制绒、扩散和烧结工序做排查
图7 正常电池片的绒面
图8 漏电电池片的绒面
a. L2-1正常烧结(0.07 A)
b. L2-2二次烧结(0.17 A)
c. L1-1三次烧结(0.22 A)
d. L1-2四次烧结(0.29 A)
图9 不同烧结情况下的EL反向漏电图
从图9可以看出，烧结对电池片造成的影响与生产线发现的异常漏电电池片的特征不同，由此可以排除烧是结工艺造成的可能性。
2.3 量子效应测试。