异质结电池测试技术的发展 和经验总结（维信科技王宇昶 ）

pIVT SOLAR 上海伟信 新能源科技为太 阳 能 及 光 伏 行 业 提 供 完 整 的 测 试 方 案 7/12/2019 test solutions for the photovoltaic community 7/12/2019 异质结以及其它高效电池的测量和损耗分析技术 2 异质结电池测试技术的发展和经验 总结 ❖ 测试异质结电池极高的电容效应以及应对 解决方法 ❖ 监控非接触的 PL技术用于提升 HIT电池生产 工艺的监控能力 ❖ 介绍维信科技测试设备和检测能力 HIT电池的高容性特征对于测试的影响 迟滞效应 Hysteresis Effect 资料来源 N. Rebea et PASAN SA τ is the minority carrier lifetime, n is the diode quality factor, 定义迟滞误差 /hysteresis error ε 最大功率点的迟滞误差 以上电路可以简化为如下的等效电路 Req串阻的等效电阻， Veq 等效电压 资料来源 Q Gao 扫描速度 dVdt越大， “充电电流” Ic也就越大， 源表读到的电流就越小。 Scan from Voc -→ Isc 当从 Voc -→Isc扫描， HIT电池的结电容向负载“放 电”，流经电阻负载或者源表的电流是电池电流 ＋ 电容的“放电电流”。 电容的“放电电流” Ic＝ Cd dVdt; 扫描时间越短， dVdt越大， Ic也就越大。 76.00 77.00 78.00 79.00 80.00 81.00 82.00 83.00 84.00 85.00 86.00 87.00 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 FF Isc Voc FF Voc Isc 20.60 20.80 21.00 21.20 21.40 21.60 21.80 22.00 22.20 22.40 22.60 22.80 23.00 23.20 23.40 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Eff Isc Voc Eff Voc Isc HIT电池的迟滞效应 vs 扫描时间 最大功率点的迟滞误差 与 扫描时间呈 指数关系 说明 ➢ 效率偏差 vs 曝光时间是指数关系，对于此效率 22 的 HIT电池，只有当曝光时间“足够长”，比 如 300ms之后，其 FF/Eff 对应扫描时间接近“线性关系”， ➢ 这说明，短脉冲曝光的模拟器，不能简单地通过“增加修正系数，缩短曝光时间”的方法，来 提高生产节拍。 ➢ 只有当曝光 -扫描时间“足够长”，就可以采用修正系数的方法获得 FF ➢ FF的损耗分析； ➢ Voc的耗损分析； VS-6821S I-V Tester ➢ 精确测量 d定标各种类型电池效率； ➢ 复制标片； ➢ 适用于 9BB/12BB/0BB/叠瓦 /IBC 7/5/2019 26J.W.Ho et al, Energy Procedia,vol.150, 21-27, 2018 电池片功率损耗分析 钝化 串联电阻 金属化 并联电阻 非理想因素 光学 蓝光损失 基体收集损耗 表面 J01, J02（ 未知 ） 背面 /基体 J01, J02（ 未知 ） 电池边缘 J01（ 未知 ） 表面 J01, J02（ 未知 ） 背面 J01, J02（ 未知 ） 表面 /背面细栅电阻（已知） 表面 /背面接触电阻（ 未知 ） 发射极电阻（已知） 基体电阻（已知） 金属复合（ 未知 ） n2 的复合（ 未知 ） 电池边缘复合（ 未知 ） 金属遮蔽损失（已知） 减反膜反射损失（ 未知 ） 前表面光子逃逸（ 未知 ） 近红外光吸收损失（ 未知 ） 减反膜吸收 前表面光子复合 发射极扩散深度 基体扩散长度 背面复合 27 Jsc损耗机理 电池实际 EQE 蓝光损耗 工艺优化扩散深度， 介质膜的材料质量、 钝化工艺、制绒工艺 减反膜的反射 工艺优化减反膜的厚 度和工艺质量，制绒的 质量 金属遮蔽 工艺优化主栅数量， 镂空比例 非均匀损耗 综合影响硅片质量， 减反膜，制绒，背钝 化 基体收集损耗 硅片厚度，背面的复合 前表面光子逃逸 工艺优化背钝化工艺、 背面抛光质量 近红外光吸收损耗 工艺优化背电场，背钝化工 艺 AM1.5G 太阳光谱AM1.5G 太阳光谱 7/12/2019 异质结以及其它高效电池的测量和损耗分析技术 Isc/Jsc分析设备简介 PVE300-IVT 设备所具备性能 ❑ 超小光斑 ≤ 1mm x 5mm， 光斑能够 落在细栅之间； ❑ 带视像系统，能够清晰地确认 光斑的 落点 ❑ 配置 X-Y可移动测试台，能够测量电池 片上任何位置的 EQE_IQE。 ❑ 带积分器，能够在 EQE的同一点测量 电池的反射率及 IQE。 ❑ 单色测量光斑 ≥ 170mm x 170mm; 不均 匀性 5; 能够均匀覆盖整个电池片 和小模组； 287/12/2019 异质结以及其它高效电池的测量和损耗分析技术 Isc/Jsc分析设备简介 PVE300-IVT 设备所具备性能 ❑ EQE_IQE的光谱范围 300nm -1700nm； ❑ 小光斑 EQE_IQE的测量重复性精度 ▪ 300nm – 400nm 0.5 ▪ 400nm – 1100nm 0.15 ** 重复性精度决定了 Isc分析的灵敏度 /分辨率。要想精确 地分析的工艺改善对于 Isc的影响，系统的重复性精度一定 要好。 ❑ 小光斑 EQE_IQE的测量速度 /时间 小于 90sec /曲线。 ** 为使测量分析具代表性，一般会测量多点 5/9/16点的 EQE和 IQE，快速测量及时反馈对于产线工艺监控是非常重 要的 。 29 ❑ 测试台配置无遮挡 的探针，能够精确 测量电池实际的 Isc。 ❑ Option可以配置双 面电池专用测试台 具红外光谱吸收特 性的台面。 7/12/2019 异质结以及其它高效电池的测量和损耗分析技术 PVE300-IVT 的测量软件和分析软件 307/12/2019 异质结以及其它高效电池的测量和损耗分析技术 测试软件含英国 BenWin测量软件 ➢ 电池片光谱响应 （ SR）； ➢ 电池片外量子效率（ EQE）； ➢ 电池片反射率 （ Rf） ➢ 电池片内量子效率（ IQE）； ➢ 电池片透射率 （ Tr）； ➢ 软件计算电池片短路电流密度 Jsc; ➢ 可输出图片、文本和 excel ➢ 实时显示测试的曲线； ➢ 软件支持对测试结果进行各种运算 ➢ 预装正版操作系统和基本 office软件 . SERIS电池电流损耗分析软件， 分析 ✓ 前表面减反膜的反射 ARC Reflectance ✓ 前表面光子逃逸（ front surface escape） ✓ 蓝色光的损耗 Blue / Short Wavelength Loss ✓ 可见光收集损耗 Base Collection Loss ✓ 近红外光寄生吸收（ NIR Parasitic absorption） ✓ 前表面金属遮蔽 shading ✓ 非均匀损耗 Non-Uniformity。/p