晶体硅电池组件EL缺陷分析
晶体硅光伏组件EL测试的缺陷分析
晶体硅光伏组件EL测试的缺陷分析随着光伏技术的发展，晶体硅光伏组件已成为主流的光伏发电设备之一、在光伏组件生产过程中，常常会进行电致发光（EL）测试，通过对组件的EL图像进行分析，可以有效地检测出组件的缺陷。
本文将结合实际情况，介绍晶体硅光伏组件EL测试的缺陷分析。
首先，晶体硅光伏组件EL测试是一种非破坏性测试方法，通过在组件背面施加电压，使组件辐射出可见光，然后使用相机拍摄组件的照片。
通过分析照片中出现的亮点、暗点等特征，可以判断出组件是否存在缺陷。
在EL测试中，常见的缺陷包括细小裂纹、污染、气泡、焊点问题等。
细小裂纹是由于光伏组件在生产过程中产生的温度应力和机械应力引起的。
在EL图像中，细小裂纹会呈现为条状或弧状的亮线，通常与电池片之间的连接有关。
污染是指组件表面存在的杂质，如灰尘、油渍等。
在EL图像中，污染会呈现为不规则的暗斑点，通常分布在整个组件表面。
气泡是由于生产工艺不当或材料质量问题导致的。
在EL图像中，气泡通常呈现为圆形或半圆形的亮斑点。
焊点问题主要包括焊接不良、焊点开路等。
在EL图像中，焊接不良的区域会显示为不规则形状的亮斑，而焊点开路则没有亮斑。
针对这些常见的缺陷，可以采取一些措施进行分析和修复。
对于细小裂纹，可以通过改善工艺和材料选择来减轻温度和机械应力，同时加强的胶水的粘合度。
对于污染问题，可以通过增加清洗步骤或改进清洗工艺来减少。
对于气泡问题，可以通过改进生产工艺和选择更好的材料来避免气泡形成。
对于焊接问题，可以通过调整焊接参数、提高焊接工艺的稳定性来改善。
需要注意的是，EL测试虽然能够有效地检测出组件的缺陷，但并不能判断缺陷对组件性能的具体影响。
因此，在EL测试结果出现异常时，需要进一步进行其他测试来评估组件的性能和质量。
总之，晶体硅光伏组件EL测试是一种重要的缺陷分析方法，通过对EL图像的分析，可以有效地检测出组件的缺陷，为组件生产和质量控制提供有力的支持。
通过对常见的缺陷进行分析和修复措施的探讨，可以进一步提高光伏组件的质量和性能。
晶体硅光伏组件EL 测试的缺陷分析
，江苏省普通高校专业学位研究生实践创新计划项目(SJLX16_0212)，男，教授、博士、博士生导师，主要从事太阳能高效综合利用方面的研究。
bai_jianbo@图1 测试系统工作原理图暗室正向电流室温下的简易操作方法CCD 相机成像电致发光直流电源晶体硅电池2 实验2.1 实验方法本次实验采用水平对比的方法。
选取已在户外运行过的6块多晶硅光伏组件，且这些组件均来自同一厂家的同一批次，背板、封装材料及工艺等条件完全一样；所有组件在测试最大功率时都已依照IEC 61215的标准进行外观检测，无明显缺陷[3]。
实验过程及条件保持完全一致，都采Pasan 3A级瞬态太阳能模拟器记录组件在状态下的输出功率，然后再进行EL测试图3 测试桌面2.2.1 隐裂和碎片缺陷带来的影响从EL测试结果可以看出，2#组件中电池片a. 1#b. 2#c. 3#d. 4#e. 5#f. 6#图4 光伏组件的隐性缺陷图2 电子-空穴复合能带模型图光子，E=hv断栅缺陷带来的影响组件有断栅缺陷，其成像特点是两栅线之间出现竖直的纹路，而且断栅处往往发光强度较弱或不发光。
中4#与1#组件的性能参数可知，组件的功率比1#组件低12 W 数相差不大，但并联电阻差得较大，故推测是并联电阻导致的功率差异。
8 5#组件中缺陷电池片EL 7 4#组件中缺陷电池片EL 图9 3#组件进行PID 试验后EL 图像图10 4#组件进行PID 试验后EL 图像6 6#组件中缺陷电池片EL 5 2#组件中缺陷电池片EL 中5#与1#组件的性能参数可知，有黑片的组件与正常组件功率相差并联电阻相差也较大，因此推测是并联电阻造成产生原因分析：①组件焊接过程中造成的组件层压前混入低效电池片所造成；硅片材料质量差。
影响：组件功率和填充因子都会受到较大影响，黑片不对外提供功率，整块组件输出功率cn. All Rights Reserved.。
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。
晶体硅太阳电池缺陷分析
晶体硅太阳电池缺陷分析作者：姜明闫伟来源：《科技创新导报》 2015年第11期姜明闫伟(英利能源(中国)有限公司河北保定 071000)摘要：晶体硅太阳电池的出现，为人们生活提供了新的便利，但是这种电池在使用中也存在一定缺陷。
该文主要对晶体硅太阳电池缺陷进行分析，总结了晶体硅太阳电池的缺陷分类评价体系，从体系标准和缺陷类型的角度，列出常见的缺陷判定方法，然后对两种典型缺陷进行分析，主要有边缘漏电和裂纹，通过这种方式能够使相关人员更加快捷的掌握电池的具体情况，采取相应措施，确保晶体硅太阳电池的问题能够得到及时的修复，解决存在的隐患，让晶体硅太阳电池在使用中更加安全。
关键词：晶体硅太阳电池电池缺陷中图分类号：TM914.4文献标识码:A 文章编号：1674-098X(2015)04(b)-0216-01太阳能是世界的新型能源，晶体硅太阳电池技术在科技发展的推动下得到了迅猛的发展。
目前，在生产晶体硅太阳电池的生产中，因为制作情况和材料的原因，该电池会产生一定缺陷，下面针对晶体硅的太阳电池缺陷进行分析，并总结如下。
1 晶体硅太阳电池缺陷分类评价体系晶体硅太阳电池有很多缺陷，相关人员为了更好的分析这种缺陷和产生原因，应采取多种分析手段，并建立一个有效的检测体系和检测程序，总结缺陷分类评价体系，从而更好在生产厂商和科研机构推广。
1.1 体系标准首先要根据缺陷的名称和造成缺陷的原因为缺陷命名，相关人员要在测试中明确这种缺陷的主要表现，从而使使用该体系的人员能够更加快捷的确定这种缺陷的类型。
缺陷的形成机理与生产工艺过程有关，这些过程能为其提供合理的解释[1]。
相关人员要在缺陷的危险程度进行分析，并整合这种缺陷对电池性能以及其他方面的危害程度，在这种情况下，相关人员要也记录号缺陷出现的频率，其指标也要随着样本的增长而不断更新。
相关人员分析完晶体硅太阳电池存在的缺陷，要总结缺陷机理，提出规范合理的复返建议。
相关人员应根据缺陷的影响程度和面积大小，分析其是否具有一定回复力，然后对缺陷太阳电池的回收价值进行评估。
晶体硅电池组件EL缺陷汇总及分析报告课件
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缺陷种类九：过焊片
电池片过焊一般是在焊接工序产生的，过焊会造成电 池部分电流的收集障碍，该缺陷发生在主栅线的旁边。 成像特点是在EL图像下，黑色阴影部分从主栅线边缘延 副栅线方向整齐延伸。栅线外侧区域，一般为全黑阴影。 栅线之间一种是全黑 阴影，一种是由深至 浅的过渡阴影。我们 通过计算黑色区域的 面积来判定缺陷的级 别。
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缺陷种类一：黑心片
EL照片中黑心片是反映在通电情况下电池片中心一圈 呈现黑色区域，该部分没有发出1150nm的红外光，故 红外相片中反映出黑心，此类发光现象和硅衬底少数载 流子浓度有关。这种电池片中心部位的电阻率偏高。
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缺陷种类二：黑团片
多晶电池片黑团主要是由于硅片供应商一再缩短晶体 定向凝固时间，熔体潜热释放与热场温度梯度失配导致 硅片内部位错缺陷。
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其他原因
8.组件扒皮返修过程中人员用力按压电池片也极易造 成破片。 9.层叠工序5S较差时异物吸附到组件内经过层压机层 压产生破片。 10.层压件堆放在托盘上超过规定数量或是运输过程中 颠簸均有可能导致电池片隐裂纹。 11.摔组件更是导致隐裂纹的罪魁祸首
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总结
对于我们组件制造环节来讲EL不良总体可以分为两 大类即来料原因和后期人为原因。虽然电池片的好坏 我们无法掌控，但是我们每个工序都可以做到及时发 现及时反馈，不让不良电池片流入下一道工序，同时 将不良电池片退回供应商以减少我们的损失。
晶体硅电池组件EL缺陷汇总及 原因分析报告
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EL检测原理
EL检测仪，又称太阳能组件电致发光缺陷检测仪，是 跟据硅材料的电致发光原理对组件进行缺陷检测及生产 工艺监控的专用测试设备。给晶体硅电池组件正向通入 1-1.5倍Isc的电流后硅片会发出1000-1100nm的红外光， 测试仪下方的摄像头可以捕捉到这个波长的光并成像于 电脑上。因为通 电发的光与PN结中离 子浓度有很大的关系， 因此可以根据图像来 判断硅片内部的状况。
晶体硅组件电致光(EL)检测应用及缺陷分析
晶体硅组件电致光（EL）检测应用及缺陷分析面对日益严重的生态环境和传统能源短缺等危机，光伏组件制造行业迅猛发展，光伏组件质量控制环节中测试手段的不断增强，原来的外观和电性能测试已经远远不能满足行业的需求。
目前一种可以测试晶体硅太阳电池及组件潜在缺陷的方法为行业内广泛采用，文章基于电致发光（Electroluminescence）的理论，介绍利用近红外检测方法，可以检测出晶体硅太阳电池及组件中常见的隐性缺陷。
主要包括：隐裂、黑心片、花片、断栅、短路等组件缺陷，同时结合组件测试过程中发现的缺陷对造成的原因加以分析总结。
标签：太阳能电池；组件；电致发光；缺陷分析；检测1 概述随着社会对绿色清洁能源的需求量急剧飙升，我国的组件生产量将进一步扩大，2010年中国太阳能电池产量达10673MW，占世界总额的44.7%，位居世界前列。
缺陷检测是太阳能电池组件生产制备过程中的核心步骤，因硅电池单元一般采用硅棒切割生产，在生产过程中容易受到损伤，产生虚焊、隐裂、断栅等问题，这些问题对电池的转换效率和使用寿命有着严重的影响，严重时将危害组件甚至光伏发电系统的稳定性[1]。
为了提高组件的效率及合格率，并能够针对各生产环节中产生的缺陷情况及时调整维护生产设备，需配备大量的在线缺陷检测设备。
电致发光（EL）检测由于其质量高、成本低、且能快速、准确识别出组件电池单元常见缺陷等特点，在组件封装生产环节中得到了广泛应用，该检测应用对整个光伏产业具有深刻意义和重大价值[1]。
2 电致发光（EL）测试原理在太阳能电池中，少子的扩散长度远远大于势垒宽度，因此电子和空穴通过势垒区时因复合而消失的几率很小，继续向扩散区扩散。
在正向偏压下，p-n结势垒区和扩散区注入了少数载流子。
这些非平衡少数载流子不断与多数载流子复合而发光，这就是太阳电池电致发光的基本原理[2]。
太阳能电池电致发光（Electroluminescence）测试，又称场致发光测试，简称EL测试。
晶硅太阳能单晶电池EL缺陷分析研究
晶硅太阳能单晶电池EL缺陷分析研究【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。
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技术介绍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.常见晶硅太阳能电池EL缺陷常见晶硅太阳能电池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面状EL发暗缺陷图1为面状EL发暗缺陷，通过测试分析与正常片相比色度较暗，通过WT1200面少子寿命测试仪器测试，图2显示整体面少子发暗片相比正常片偏低，利用酸溶液抛光电极重新制绒测碘钝化少子寿命，表1显示面状发暗少子寿命明显低于正常片。
原料面少子主要与材料存在关联。
此种材料缺陷势必导致硅的非平衡少数载流子浓度降低，降低该区域的EL发光强度。
此类原材来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测试面状发暗。
测试发暗片量子响应，与正常片对比，发暗片长波段量子响应明显偏低，趋势与原材料黑芯片类似长波段明显偏低。
测试图片如下所示。
3.2生产过程常见的EL缺陷3.2.1 EL云雾片缺陷类型1图3中分别为晶硅太阳能电池正常片EL、边角、面状云雾状EL发黑缺陷片。
通过TLM测试仪器分别测试正常片、边角,面状云雾状EL 发黑缺陷片面接触电阻。
干货组件常见EL缺陷
干货组件常见EL缺陷组件EL（Electroluminescence）检测中文名为电致发光缺陷检测，是根据硅材料的电致发光原理对组件进行缺陷检测。
给晶体硅电池组件通入1-1.5倍Isc的正向电流，硅片会发出1000-1100nm的红外光，同时摄像头可以捕捉到这个波长范围内的光并在电脑上成像。
可以通过不同的发光及图像状态来判断组件电池内部状况。
目前行业内比较常见的EL缺陷分为以下七种。
黑心片下列EL图片中可以看到大量中心一圈呈现黑色区域的电池片，黑色部分没有发出1150nm的红外光，无法被摄像头捕捉到，因此成黑色像。
此类现象是由于硅材料中硅的平衡少数载流子浓度偏低，从而降低了该区域的EL发光强度。
黑斑片黑斑片形成的原因主要有人为因素、环境因素及机械不稳定等因素，最有可能是在电池片制程过程中硅材料受到其他杂质，造成硅片的一些缺陷及污染。
从而在有缺陷的区域，少子扩散长度降低，发光强度弱。
短路黑片、非短路黑片电池片黑片有两种，全黑片称之为短路黑片，通常是由于焊接造成的短路或者混入了无功率电池片造成的。
另外一种除边缘发光外全黑的称之为非短路黑片，这种电池片大多产生于单面扩散工艺或是湿法刻蚀工艺，在PE扩散面放反导致在背面镀膜印刷，使得PN结成反向。
断栅片电池片断栅主要在生产环节和人为使用环节造成。
在丝网印刷工序时，由于浆料问题或者丝网印刷参数设置不当导致印刷不良。
当然在组件工厂做前期单片分选过程中也会不同程度的造成一些断栅或者划痕。
过焊片电池片过焊一般是焊接温度过高造成的，过焊会造成电池部分电流的收集障碍，该缺陷发生在主栅线的旁边。
在早期人工焊接时发生较多，现在行业内基本都采用机焊，此类缺陷发生概率很少。
明暗片明暗片是由于转换效率不同的电池片混入同一个组件中，电流较大则成像较亮，反之则较暗，电流差异越大，明暗差异就越明显。
此类混档片会导致组件热斑效应，造成热击穿降低组件寿命，同时又影响系统发电能力。
隐片、破片裂隐裂片在EL测试下产生明显的明暗差异的纹路（黑线）。
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晶体硅电池组件EL缺陷分析
EL检测仪，又称太阳能组件电致发光缺陷检测仪，是跟据硅材料的电致发光原理对组件进行缺陷检测及生产工艺监控的专用测试设备。
给晶体硅电池组件正向通入1-1.5倍Isc 的电流后硅片会发出1000-1100nm的红外光，测试仪下方的摄像头可以捕捉到这个波长的光并成像于电脑上。
因为通电发的光与PN结中离子浓度有很大的关系，因此可以根据图像来判断硅片内部的状况。
缺陷种类一：黑心片
EL照片中黑心片是反映在通电情况下电池片中心一圈呈现黑色区域，该部分没有发出1150nm的红外光，故红外相片中反映出黑心，此类发光现象和硅衬底少数载流子浓度有关。
这种电池片中心部位的电阻率偏高。
缺陷种类一：黑心片
缺陷种类二：黑团片
多晶电池片黑团主要是由于硅片供应商一再缩短晶体定向凝固时间，熔体潜热释放与热场温度梯度失配导致硅片内部位错缺陷。
缺陷种类二：黑团片
缺陷种类三：黑斑片
黑斑片一般是由于硅料受到其他杂质污染所致。
通常少数载流子的寿命和污染杂质含量及位错密度有关。
黑斑中心区域位错密度>107个/cm2，黑斑边缘区域位错密度>106个/cm2均为标准要求的1000～10000倍这是相当大的位错密度。
缺陷种类三：黑斑片
缺陷种类四：短路黑片
缺陷种类五：非短路黑片
短路黑片、非短路黑片成因
电池片黑片有两种，全黑的我们称之为短路黑片，通常是由于焊接造成的短路或者混入了低效电池片造成的。
而边缘发亮的黑片我们称之为非短路黑片，这种电池片大多产生于单面扩散工艺或是湿法刻蚀工艺，单面扩散放反导致在背面镀膜印刷，造成是PN结反，也就是我们通常所说的N型片，这种电池片会造成IV测试曲线呈现台阶，整个组件功率和填充因子都会受到较大影响。
缺陷种类六：网格片
网格片是由于电池片在烧结过程中温度不当所致，网纹印属于0级缺陷，下图所示的网格片组件可以判为A级品。
缺陷种类六：网格片
缺陷种类七：断栅片
电池片断栅是在丝网印刷时造成的，由于浆料问题或者网版问题导致印刷不良。
轻微的断栅对组件影响不是很大，但是如果断栅严重则会影响到单片电池片的电流从而影响到整个组件的电性能。
缺陷种类七：断栅片
缺陷种类八：过焊片
电池片过焊一般是在焊接工序产生的，过焊会造成电池部分电流的收集障碍，该缺陷发生在主栅线的旁边。
成像特点是在EL图像下，黑色阴影部分从主栅线边缘延副栅线方向整齐延伸。
栅线外侧区域，一般为全黑阴影。
栅线之间一种是全黑阴影，一种是由深至浅的过渡阴影。
我们通过计算黑色区域的面积来判定缺陷的级别。
缺陷种类八：过焊片
缺陷种类九：明暗片
明暗片是由于转换效率不同的电池片混入同一个组件中，特别明亮的电池片是电流较大的电池片，电流差异越大，亮度的差异就越明显。
混档会导致高档次的电池片在组件工作过程中不能彻底发挥其发电能力，从而造成浪费。
缺陷种类九：明暗片
缺陷种类十：局部断路片
电池片沿着主栅线的一边全部为黑色表明这一边的电子无法被主栅线收集，通常是由于电池片背面印刷偏移导致铝背场和背电极印无法接触从而形成了局部断路。
我们应该在层压前EL加强检验及时将这种电池片挑出，防止流入后道工序。
缺陷种类十：局部断路片
缺陷种类十一：裂纹片、破片
裂纹片的成像特点是裂纹在EL测试下产生明显的明暗差异的纹路（黑线）。
裂纹可能造成电池片部分毁坏或电流的缺失。
在EL测试下，如果表现为以裂纹为边缘的一片区域呈完全的黑色，那么该区域为破片。
裂纹会造成其横贯的副栅线断裂，从而影响电流收集。
而主栅线因有镀锡铜带相连，不会造成断路。
根据此特性，各种裂纹造成的电池失效面积如下：
缺陷种类十一：裂纹片、破片
隐裂片、破片原因分析
由于产生隐裂片和破片的原因非常复杂，各种类型的外力因素均可能造成电池片裂纹甚至破片，因此很难寻求统一规律或得出确定性答案，因此现只对有可能造成晶体硅电池组件隐裂纹或破片的原因做探索性分析。