LeTID技术及标准——蒋方丹博士

蒋方丹 阿特斯，电池研发高级总监 2019年高效 多晶及光伏先进技术和产品研讨会 苏州， 2019年 3月 8日 CSIQ NASDAQ Listed LeTID衰减机理、控制及测试 2Canadian Solar Inc. 目录 LeTID衰减行为及可能机理 LeTID控制方法及表现 LeTID相关测试标准 3Canadian Solar Inc. LID Light-Induced Degradation LeTID Light and elevated Temperature Induced Degradation 高温 LID（ LID at elevated temperature） 快速衰减 恢复， 1个月内 机制清晰，由硼氧缺陷对 导致。 PERC少子扩散距离更长， LID更 显著。 由于体材料问题，单晶 LID显著高于多晶，可通过掺杂、 低氧等技术手段来解决。 Time Hour Time Hour 1000 1000 缓慢衰减 恢复，长达几年时间 机制尚未完全 清晰，最近 氢导致、钝化衰减等模型逐渐被 接受。 高温加速 LeTID衰减 单晶、多晶乃至 N型都受到 LeTID影响。需要创新技术解决。 PL cou nt PL cou nt LeTID敏感组件 EL图 PID、 LID问题已解决 对于部分技术手段较少的公司， LeTID仍然是一个问题 什么是 LID/LeTID 4Canadian Solar Inc. LID衰减行为和机理 LID被认为与 硼氧缺陷对 相关 LID in Cz-Si BsO2 b after light soaking Cross-sectional SEM shows Cu particle in the enhanced degradation region 12Canadian Solar Inc. LeTID衰减可能机理 – UNSW UNSW的 研究发现 暗退火导致氢原子扩散，诱发衰减行为变化。推测氢原子不仅起到钝化杂质和缺陷的作用，同时也可以诱发形成部分 的复合敏感中心。 单晶和多晶硅片在热过程中形成类似的复合敏感中心。 提出 HID（ Hydrogen Induced Degradation）衰减机理。 Dark annealing modulates the degradation behavior Firing causes an identical defect in both mc- and Cz-Si Chan C. et al., Solar RRL 1, 1600028 2017. [UNSW] Chen D. et al., Solar Energy Materials and Solar Cells 172, 293–300 2017. [UNSW] 1Sun-75oC 13Canadian Solar Inc. UNSW提出“氢模型” Fung T. et al., Solar Energy Materials and Solar Cells 184, 48–56 2018. [UNSW] Wenham A. et al., 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, 2018 UNSW提出新的四态模型，引入氢原子 RESERVOIR状态，较好解释了多次“暗退火 -光照”循环过程的少子寿命变化。 氢原子与其它杂质形成的缺陷对的价态变化被认为是衰减根源。 4-state model 4态模型 14Canadian Solar Inc. LeTID可能机理 – ISC Konstanz Sperber D. et al., IEEE Journal of Photovoltaics 7, 1627–1634 2017. [Konstanz] ISC Konstanz的研究发现 高温长时间衰减后（ 1Sun、 80oC、 100h），发现 AlOx/SiNx钝化膜的衰减，表现在 J0复合 电流的上升。 在 Fz、 Cz和多晶中都发现类似的行为。 LeTID衰减机理不仅是体材料衰减，也包括钝化衰减（ passivation degradation）。 体材 料衰减 及 再生 钝化膜衰减 15Canadian Solar Inc. LeTID可能机理 – ISC Konstanz汇总结论 R. Kopecek https//www.pv-tech.org/guest-blog/is-letid-degradation-in-perc-cells-another-degradation-crisis-even-worse-th 硼氧缺陷对导致的 LID衰减是 LeTID衰减的一部分。 LeTID衰减机理更多更复杂，衰减程度也更严重，控制不好会导致更大的性能损失。 16Canadian Solar Inc. 目录 LeTID衰减行为及可能机理 LeTID控制方法及表现 LeTID相关测试标准 17Canadian Solar Inc. Methods proposed by UNSW LID/LeTID控制方法 – 文献调研 18Canadian Solar Inc. LID/LeTID控制方法 – 文献调研 R. Kopecek https//www.pv-tech.org/guest-blog/is-letid-degradation-in-perc-cells-another-degradation-crisis-even-worse-th Methods summarized by ISC Konstanz 19Canadian Solar Inc. 关键技术创新和解决方案 铸锭 /硅片 杂质控制、掺杂优化 电池工艺 电池工艺优化，抑制杂质形成，加强氢钝化效果。 CSAR 先进的氢钝化技术 在线控制 加严的衰减监控措施 CSI独创的 LID/LeTID控制技术 20Canadian Solar Inc. 加严 CID衰减检测技术 电注入衰减技术 CID（ Current Injection Degradation） 新材料 /新工艺 /新产品导入，采用长时间 CID以评估最大的衰减风险。 在线工艺监控，采用标准 CID，确保产品质量。 21Canadian Solar Inc. CSI P4组件 LID衰减表现优异 P4组件 LID表现良好，甚至优于常规 P3多晶组件。 Regular OPCT LID monitoring data P4 vs. P3 P3 P4 LID well under control 22Canadian Solar Inc. CSI P4组件 LeTID衰减表现最佳 – 第三方测试报告 UNSW测试结果表明， CSI P4组件的 LeTID衰减程度最低，性能最优。 CSI P4 is the best by a mile 23Canadian Solar Inc. 目录 LeTID衰减行为及可能机理 LeTID控制方法及表现 LeTID相关测试标准 24Canadian Solar Inc. LID/LeTID测试标准提案一览 标准提案 Sample Method Procedures IEC 61215-1 ED2 Module 2步法 第 1步 MQT 19.1，初始光衰（ 1sun， 5 Module LeTID test in IEC 61215-1 ED2 26Canadian Solar Inc. 电池片 LeTID测试标准思路 测试标准思路 低温 LID测试不能体现高温衰减风险。 LeTID应该更准确描述为高温 LID。 制定高温 LID测试标准，应选择合理的测试条件，以更有效评估出高温衰减风险，从而帮助行业提升组件产品质量。 高温 LID测试标准可能有助于解释再生性能，以更好地了解对实际发电性能的影响。 LeTID Light and elevated Temperature Induced Degradation LeTID, alias high-temp LID Light Induced Degradation at elevated Temperature 高温 LID 27Canadian Solar Inc. 电池 片高温 LID测试 标准思路 IEC测试标准草案提议（在研） For a batch of to-be-test cells IV measurement Light exposure 12kWh/m21sun, 855℃ IV measurement Light exposure 12kWh/m21sun, 855℃ IV measurement 168kWh/m2 or Termination criteria N Y End 28Canadian Solar Inc. 总结 LeTID， 更准确为高温 LID， 与常规低温 LID有很大差别 。 LeTID衰减机理更多更复杂 ， 衰减程度也 更严重 ， 控制不好会导致更大的性能损失 。 现行低温光衰测试标准不利于正确认识高温衰减风险 ， 必须制定更严格的行业标准 ， 以提升组件产 品质量 。 阿特斯通过技术研发创新 、 导入严格的衰减控制技术 ， 有效控制 LID/LeTID， 第三方测试表明组件 衰减性能最优 。 29Canadian Solar Inc. WIN BY INNOVATION