晶體硅電池組件EL缺陷分析

:EL檢測儀，又稱(chēng)太陽(yáng)能組件電致發(fā)光缺陷檢測儀，是跟據硅材料的電致發(fā)光原理對組件進(jìn)行缺陷檢測及生產(chǎn)工藝監控的專(zhuān)用測試設備。給晶體硅電池組件正向通入1-1.5倍Isc的電流后硅片會(huì )發(fā)出1000-1100nm的紅外光，測試儀下方的攝像頭可以捕捉到這個(gè)波長(cháng)的光并成像于電腦上。因為通電發(fā)的光與PN結中離子濃度有很大的關(guān)系，因此可以根據圖像來(lái)判斷硅片內部的狀況。

缺陷種類(lèi)一：黑心片

EL照片中黑心片是反映在通電情況下電池片中心一圈呈現黑色區域，該部分沒(méi)有發(fā)出1150nm的紅外光，故紅外相片中反映出黑心，此類(lèi)發(fā)光現象和硅襯底少數載流子濃度有關(guān)。這種電池片中心部位的電阻率偏高。

缺陷種類(lèi)一：黑心片

缺陷種類(lèi)二：黑團片

多晶電池片黑團主要是由于硅片供應商一再縮短晶體定向凝固時(shí)間，熔體潛熱釋放與熱場(chǎng)溫度梯度失配導致硅片內部位錯缺陷。

缺陷種類(lèi)二：黑團片

缺陷種類(lèi)三：黑斑片

黑斑片一般是由于硅料受到其他雜質(zhì)污染所致。通常少數載流子的壽命和污染雜質(zhì)含量及位錯密度有關(guān)。黑斑中心區域位錯密度>107個(gè)/cm2，黑斑邊緣區域位錯密度>106個(gè)/cm2均為標準要求的1000～10000倍這是相當大的位錯密度。

缺陷種類(lèi)三：黑斑片

缺陷種類(lèi)四：短路黑片

缺陷種類(lèi)五：非短路黑片

短路黑片、非短路黑片成因

電池片黑片有兩種，全黑的我們稱(chēng)之為短路黑片，通常是由于焊接造成的短路或者混入了低效電池片造成的。而邊緣發(fā)亮的黑片我們稱(chēng)之為非短路黑片，這種電池片大多產(chǎn)生于單面擴散工藝或是濕法刻蝕工藝，單面擴散放反導致在背面鍍膜印刷，造成是PN結反，也就是我們通常所說(shuō)的N型片，這種電池片會(huì )造成IV測試曲線(xiàn)呈現臺階，整個(gè)組件功率和填充因子都會(huì )受到較大影響。

缺陷種類(lèi)六：網(wǎng)格片

網(wǎng)格片是由于電池片在燒結過(guò)程中溫度不當所致，網(wǎng)紋印屬于0級缺陷，下圖所示的網(wǎng)格片組件可以判為A級品。

缺陷種類(lèi)六：網(wǎng)格片

缺陷種類(lèi)七：斷柵片

電池片斷柵是在絲網(wǎng)印刷時(shí)造成的，由于漿料問(wèn)題或者網(wǎng)版問(wèn)題導致印刷不良。輕微的斷柵對組件影響不是很大，但是如果斷柵嚴重則會(huì )影響到單片電池片的電流從而影響到整個(gè)組件的電性能。

缺陷種類(lèi)七：斷柵片

缺陷種類(lèi)八：過(guò)焊片

電池片過(guò)焊一般是在焊接工序產(chǎn)生的，過(guò)焊會(huì )造成電池部分電流的收集障礙，該缺陷發(fā)生在主柵線(xiàn)的旁邊。成像特點(diǎn)是在EL圖像下，黑色陰影部分從主柵線(xiàn)邊緣延副柵線(xiàn)方向整齊延伸。柵線(xiàn)外側區域，一般為全黑陰影。柵線(xiàn)之間一種是全黑陰影，一種是由深至淺的過(guò)渡陰影。我們通過(guò)計算黑色區域的面積來(lái)判定缺陷的級別。

缺陷種類(lèi)八：過(guò)焊片

缺陷種類(lèi)九：明暗片

明暗片是由于轉換效率不同的電池片混入同一個(gè)組件中，特別明亮的電池片是電流較大的電池片，電流差異越大，亮度的差異就越明顯?；鞕n會(huì )導致高檔次的電池片在組件工作過(guò)程中不能徹底發(fā)揮其發(fā)電能力，從而造成浪費。

缺陷種類(lèi)九：明暗片

缺陷種類(lèi)十：局部斷路片

電池片沿著(zhù)主柵線(xiàn)的一邊全部為黑色表明這一邊的電子無(wú)法被主柵線(xiàn)收集，通常是由于電池片背面印刷偏移導致鋁背場(chǎng)和背電極印無(wú)法接觸從而形成了局部斷路。我們應該在層壓前EL加強檢驗及時(shí)將這種電池片挑出，防止流入后道工序。

缺陷種類(lèi)十：局部斷路片

缺陷種類(lèi)十一：裂紋片、破片

裂紋片的成像特點(diǎn)是裂紋在EL測試下產(chǎn)生明顯的明暗差異的紋路（黑線(xiàn)）。裂紋可能造成電池片部分毀壞或電流的缺失。在EL測試下，如果表現為以裂紋為邊緣的一片區域呈完全的黑色，那么該區域為破片。裂紋會(huì )造成其橫貫的副柵線(xiàn)斷裂，從而影響電流收集。而主柵線(xiàn)因有鍍錫銅帶相連，不會(huì )造成斷路。根據此特性，各種裂紋造成的電池失效面積如下：

缺陷種類(lèi)十一：裂紋片、破片

隱裂片、破片原因分析

由于產(chǎn)生隱裂片和破片的原因非常復雜，各種類(lèi)型的外力因素均可能造成電池片裂紋甚至破片，因此很難尋求統一規律或得出確定性答案，因此現只對有可能造成晶體硅電池組件隱裂紋或破片的原因做探索性分析。