什么原因造成EL測(cè)試明暗差異大？明暗片對(duì)組件功率衰減有何影響？

:針對(duì)光伏組件EL測(cè)試時(shí)出現(xiàn)的明暗差異現(xiàn)象，通過(guò)EL測(cè)試機(jī)理及明暗影響因素解析異常產(chǎn)生的原因，并評(píng)估此類組件的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。分析表明，組件EL測(cè)試發(fā)現(xiàn)的明暗差異問(wèn)題，既有電池效率失配的原因，也有電流失配的原因。從組件功率衰減方面來(lái)看，效率失配對(duì)組件功率衰減的影響較大，電流失配對(duì)組件功率衰減的影響較小。

一、EL測(cè)試的機(jī)理

EL測(cè)試的機(jī)理是電致發(fā)光成像，利用少數(shù)載流子的電致輻射復(fù)合發(fā)光，對(duì)光伏組件在外加偏壓時(shí)發(fā)出的熒光進(jìn)行收集成像，可迅速檢測(cè)出太陽(yáng)電池中肉眼無(wú)法識(shí)別的復(fù)合缺陷。EL圖片中的明暗差異可以反映復(fù)合發(fā)光的情況，其中，黑斑是由于在通電情況下電池中的該位置未發(fā)出1150nm的紅外光導(dǎo)致的，電池中的黑斑、明暗差異還與少數(shù)載流子的濃度有關(guān)。

二、EL測(cè)試中明暗差異的原因分析

通過(guò)返工拆片后復(fù)測(cè)電池效率、電池分類后重新組裝實(shí)驗(yàn)組件等方法，得出EL 測(cè)試中明暗差異大的混檔問(wèn)題產(chǎn)生的原因，主要有以下幾方面。

2.1 電池效率差異導(dǎo)致的明暗差異

對(duì)組件進(jìn)行EL測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖1所示。從圖中可以看出，此組件為混檔組件。拆下混檔組件的電池( 帶焊帶)，從中選取2片明片和2片暗片測(cè)試其效率。明片的效率分別為20.25%和20.29%，暗片的效率分別為19.50%和19.20%。對(duì)于由于效率不同而出現(xiàn)的明暗程度差異較高的組件，確其為效率混檔。

2.2 EL 測(cè)試中單片電池的明暗差異

2.2.1 不同效率電池的EL測(cè)試明暗差異

選取效率分別為20.3%和19.8%的電池進(jìn)行EL 測(cè)試，觀察明暗差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高效率電池在EL測(cè)試時(shí)未發(fā)現(xiàn)明暗差異，低效率電池中出現(xiàn)了10%明暗程度的差異，屬于灰階問(wèn)題。因此可以認(rèn)為，低效率電池中才會(huì)出現(xiàn)明暗差異。

2.2.2 同一效率電池的EL測(cè)試明暗差異

選取200片效率都為19.8%的電池進(jìn)行EL測(cè)試，然后從中挑選12片EL圖像顯示偏亮的電池( 簡(jiǎn)稱“偏明片”)，將其編號(hào)為1#～12#；挑選12片EL圖像顯示偏暗的電池( 簡(jiǎn)稱“偏暗片”)，將其編號(hào)為13#～24#。

圖2為2#和14#電池的EL圖片。將選取的1#～12# 偏明片、13#～24# 偏暗片與同一效率的48片常規(guī)電池進(jìn)行串焊、疊層制成實(shí)驗(yàn)組件，然后進(jìn)行EL測(cè)試，結(jié)果如圖3所示。圖中，中間兩排偏明片與偏暗片的位置與編號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

結(jié)合圖1和表1可知，發(fā)黑的電池均是選取電池時(shí)的偏暗電池，這說(shuō)明同一低效率檔位時(shí)，明暗差異較大的電池制成的組件，其EL測(cè)試會(huì)表現(xiàn)出類似“混檔”的現(xiàn)象[3]。

從選取的24片電池中隨意選取7片偏明片和4片偏暗片，用電性能測(cè)試儀對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表2所示。

由表2 中的數(shù)據(jù)可知，偏暗片的電流并未小于偏明片。這說(shuō)明即使有合理的電流分檔方案，也不能將其區(qū)分開。由此可知，同一效率的電池，雖然其EL 測(cè)試都為合格( 發(fā)暗圖片整片均勻?qū)儆诤细耦?，但是由其制成的組件進(jìn)行EL 測(cè)試時(shí)仍會(huì)出現(xiàn)明暗差異，而且不能通過(guò)電流分檔來(lái)解決此類問(wèn)題。

2.3 高低電流失配導(dǎo)致的明暗差異

準(zhǔn)備116片效率皆為20.5% 的高電流(>9.00A) 電池及100 片同一效率的低電流(<8.95 A)電池。從中選取72片高電流電池制作成組件1號(hào)，28片低電流電池與44片高電流電池制作成組件2號(hào)，72片低電流電池制作成組件3號(hào)。對(duì)3塊組件進(jìn)行EL測(cè)試，結(jié)果如圖4～圖6所示， 組件的電性能測(cè)試數(shù)據(jù)如表3所示。

結(jié)合圖4～圖6及表3中的數(shù)據(jù)可知，3塊組件均未出現(xiàn)混檔現(xiàn)象，但功率均有差異。相對(duì)于組件2號(hào)和組件3號(hào)，組件1號(hào)至少有0.5W的功率優(yōu)勢(shì)。對(duì)組件生產(chǎn)線中的電池進(jìn)行電流分檔并選取高電流電池對(duì)組件功率有明顯增益。

三、效率、電流失配在功率損失的評(píng)估

效率失配問(wèn)題主要體現(xiàn)在組件功率的衰減[4]，電流失配需要較長(zhǎng)的戶外實(shí)證來(lái)評(píng)估，因此，以模擬的思路進(jìn)行了如下測(cè)試。

1) 選取效率分別為19.7%和19.6%的電池，放置105天( 約3.5個(gè)月) 后電池的效率衰減情況如圖7所示。

由圖7 可知，實(shí)驗(yàn)中的電池效率雖相差一個(gè)檔位，但在放置過(guò)程中都存在較明顯的效率衰減差異。制成組件后，會(huì)出現(xiàn)因電池效率衰減差異而造成組件功率損失較大[5]。

2) 選取效率為20.3%的不同電流檔位的電池進(jìn)行60kWh/m2的光衰測(cè)試，其效率衰減情況如圖8 所示。由圖8可知，同一效率不同電流檔位的電池的效率衰減情況差異不明顯。因此可以認(rèn)為，同一效率不同電流檔位的電池制成組件后，因電池效率衰減率不同而造成的組件功率損失較小。

四、結(jié)論

本文對(duì)光伏組件EL 測(cè)試時(shí)出現(xiàn)的明暗差異現(xiàn)象進(jìn)行了分析研究，得出以下結(jié)論：

1) 組件EL 測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)的明暗差異問(wèn)題，既有電池效率失配的原因，也有電流失配的原因。

2) 同一效率不同電流檔位的電池制成組件后，從EL測(cè)試圖未發(fā)現(xiàn)明顯的明暗差異；但組件生產(chǎn)中進(jìn)行電流分檔，選取高電流電池制作成組件，會(huì)提高組件功率，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，選取高電流電池制成的組件會(huì)有至少0.5W的功率優(yōu)勢(shì)。

3 ) 同一效率的電池有的偏暗，但電流并不低，因此對(duì)于組件EL測(cè)試的明暗差異問(wèn)題并不能通過(guò)電流分檔來(lái)解決。對(duì)于效率偏低，在生產(chǎn)中會(huì)造成不合格的電池應(yīng)該建立灰階分檔，具體分檔要求需結(jié)合生產(chǎn)線需求。

4 ) 對(duì)于效率失配、電流失配的組件，其可靠性方面風(fēng)險(xiǎn)較小，主要存在功率損失問(wèn)題。從電池效率衰減數(shù)據(jù)來(lái)看，效率失配組件的功率損失較大，電流失配組件的功率損失較小。

原標(biāo)題:什么原因造成EL測(cè)試明暗差異大？明暗片對(duì)組件功率衰減有何影響？