爱旭-晶硅电池铝膜水煮测试方法(预研).

能源改变生活，标准锻造品质 光伏电池、硅片及相关辅材  题目：晶 硅电池铝膜水煮测试方法 (预研 ) 汇报 人 ： 沈国平 时间 ： 2018-10 目录 铝膜结构及水煮测试1 影响因素分析及验证2 水煮测试 方法（ 预）3 常规及 PERC电池背面 SEM： 硅 基体、 L-BSF层、合金层、 铝膜层 1.1 铝膜结构  铝膜水煮测试是在一种高温高湿条件下进行的加速老化 测试；  若铝膜存在隐患，电池片在运输、存储时易发生铝粉脱落 的情况，可能导致外观不良与 可靠性隐患； 1.2 铝膜水煮测试  业内 各 企业均有做铝膜水煮测试，但测试 条件和判定 标准 各不相同 。 1.3 铝膜水煮调研 IEC 无 SEMI PV58-0115《 晶体硅太阳电池背场用铝浆技术规范 》 ： 70℃ /去离子水 /10min； 观察有无反应气泡、铝 粉脱落现象。 YST 612-2014《 太阳能电池用铝浆 》 ： 60℃ /去离子水 /10 min ，观察有无反应气泡、电极发黑、脱粉现 象。 公司 温度（ ℃ ） 时间（ min） 南通天盛 80 20 天合 80 15 国瓷泓源 85 10 阿特斯 75 20 通威 85 20 晶科 85 15 海润 70 25 利德 80±2/70±2 20 儒兴 70/80/85 20 尚德 75 40 京都电力 70 10 爱旭 85±2 20水煮温度、时间、判定标准各不相同 晶硅电池铝膜水煮测试方法 1.4 铝膜水煮研究内容 研究不同条件下的铝 膜水煮 总结 测试过程需注意 的事项 定性标准 定量标准 铝 和 水反应生成氢气。此反应实质：水 是极弱的 电解质但能 电离出氢离子和氢氧根 离子，能与 铝 反应生成 Al（ OH） 3和 H2。  铝浆配方：粘结剂、铝粉活性等；  电池制程 ：烘干、烧结温度 、 电池结构等 ；  水煮温度  水煮时间  水电导率  水 PH值 2Al+6H2O→2Al（ OH） 3+3H2↑ 2.1 影响因素分析 各不相同 可量化，可统一 去离子水 电导率 ＜ 4μs/cm ， PH值： 6.8≤PH ≤7，呈中性或弱酸 性 加热 设备 恒温水浴槽或恒温磁力搅拌器 (水温波动 ±1℃) 3M胶带及碾压 滚轮 3M600胶带用于铝膜附着性测试， 2kg橡胶滚轮用于 3M胶带粘贴碾压 2.2 水煮器材 放置和 取出电池 片镊子、 手套 光源 适合 的光照条件 ，以观察测试现象 I-V测试仪 用于水煮前后效率测试 直流电阻测试仪 DC 用于两段背电极之间电阻测试 烘箱 /无尘纸 用于水煮后电池片干燥（也可自然晾干） 温度计 用于水煮温度测量 ( 常温温度计，最小分度值 0.1℃ ） 加热设备 3M胶带及碾 压 滚轮 直流电阻测 试仪 DC 烘箱 /无尘纸  将 3M胶带粘贴在背电场、背电极搭接位置 ， 使 3M胶带与 电池片紧密结合（手压或 使用 2.0kg橡胶碾压滚轮来回滚动 1次）；  固定电池片，将 3M胶带 慢慢地从电池片分离出来； 2.3 铝膜附着测试  将分离出来的 3M胶带粘贴在干净的白纸上，观察是否有 粉脱落情况。  使用直流电阻测试仪测试相邻两段背电极之间电阻，如下图所示：  此电阻包含：银铝搭接电阻、金属薄层电阻、欧姆接触电阻、横向传输 电阻等。 • 此电阻受水煮测试影响； • 此电阻具有重要的实践意义，特别是 在 双面结构电池生产、设计中。 2.3 背电极间电阻测试 2.4 水煮实验 -铝浆 、 电池制程 组 别 水煮前附着测试 气泡 浑浊 鼓包 外观 水煮后附着测试 效率 衰减 电阻变化 水煮判定 A O O O O X O -0.29% 16.7% 不合格 B O O O O O O -0.15% 8.1% 合格 C O O O O O O -0.10% 8.6% 合格 D X X X O X X -2.50% 640.5% 不合格 E O O O O O O -0.09% 7.9% 合格 F O O O O O X -0.73% 27.2% 不合格 DCB E-750℃ F-820℃A 2.4 水煮实验 -水电导率 、 PH 组 别 水煮前附着测试 气泡 浑浊 鼓包 外观 水煮后附着测试 效率 衰减 电阻变化 水煮判定 G O X X O X X -6.02% 236.7% 不合格 G-自来水（电导率约 435μs/cm） /KOH调配去离子水至弱碱性（ PH~8） /85℃ /20min 2.4 水煮实验 -水煮温度 、 时间 组 别 水煮前附着测试 气泡 浑浊 鼓包 外观 水煮后附着测试 效率 衰减 电阻变化 水煮判定 H O O O O O O -0.09% 12.7% 合格 I O X O X X X -1.5% 84.2% 不合格 J O X X O X X -0.79% 18.6% 不合格 K O O O O O O -0.12% 7.5% 合格 H-85℃ I-95℃ J-40min K-20min 2.5 结果分析 -水电导率、 PH • 天然水中含有电解质，特别是 Mg2+、 Ca2+、 Fe3+等金属离子 会对水煮 测试造成较大干扰； • 光伏行业使用的去离子水初始电导率约 0.6μs/cm ，静 置的去离子水电导率会随时间变化而 提升 ； • 当水的电导率小于某一个值后，对水煮测试的结果几乎不产生 影响。 较合适的测试条件：去离子水的 PH介于 6.8~7，电导率＜ 4μs/cm 0.61 0.75 0.84 0.9 0.97 1.01 1.05 1.08 1.1 1.12 1.14 1.45 1.47 1.48 1.48 1.47 1.49 0.6 0.64 0.73 0.76 0.8 0.84 0.87 0.89 0.9 0.93 0.94 1.17 1.18 1.17 1.18 1.16 1.15 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 26 28 30 32 34 36 去离子水电导率随时间变化趋势（ μs/cm） （ H） 2.5 结果分析 -水煮时间、温度 对于铝膜在水煮测试中存在发黑、连续气泡、溶液浑浊、鼓泡、掉粉等现象的原因推测： • 在水煮过程中，有机粘结剂脱落； • 水和铝粉反应，铝粉颗粒粘结并发生变化； 在水煮测试过程中，某个时间点后总会出现铝膜被严重腐蚀的情况。 较合适的测试条件 ： 85℃ /20min 2.5 结果分析 -定性与定量判定 若 水煮中有连续气泡、溶液浑浊、外观发黑等不合格现象，其水煮后的电池效率、电阻变化远高于水煮无异常的电池片。 观测到的定性现象可以转换为定量测试数据。 2.5 结果分析 -定量 判定 验证 0.00% 0.07% 0.14% 0.21% 0.28% 0.35% 0.0% 3.0% 6.0% 9.0% 12.0% 15.0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AikoSolar Single cell Rs change Bifacial cell Rs change Single cell Eff Loss Bifacial cell Eff Loss 使用 爱旭生产的单面 /双面 PERC，按照 85℃ /20min/＜ 4μs/cm去离子水水煮后效率及电阻变化如上： 电阻变化＜ 15%，效率衰减＜ 0.3% 取样、外观检查  取样 4片并标注① -④；  检查 电池片背面有无 缺陷 ； 水煮前附着 测试  取①号样片做水煮前附着测试，若出 现严重掉粉则加测④号样片；  加测仍不合格，则判定整组不合格， 且不在进行后续测试； 效率 及 电阻 测试  水煮前附着测试合格，则取②、③号 样片测试效率、电阻；记录测试数据 ； 01 02 03 3.1 测试方法 -流程  加去离子水至水浴槽 内网架上 2-5cm左 右 ，加热至 85℃ ；  用镊子将②、③号样片放入水浴 槽网架 上 ，铝膜面 朝上且不要碰到槽 壁；  水煮过程中观察有无连续气泡产生，溶 液有无浑浊等； 干燥  在水煮达到规定时间后，用镊子取出 电池片，放在无尘纸上，使用烘箱烘 干或自然 晾干； 外观检查  将②、③号样片与④号样片进行对比 ，检查外观：有无发黑、鼓包、脱落 等现象； 04 05 06 水煮 3.1 测试方法 -流程  取②、③号样片，测试效率、电阻 。与水煮前的数据进行对比，并计 算效率衰减、电阻变化； 水煮 后附着测试  取②、③号样片，做水煮后粘附测 试； 出具 报告  出具报告 07 08 09 效率 及电阻测试 3.1 测试方法 -流程 3.2 测试方法 -条件 测试 条件 详细 测试 环境 室温 20-30℃ ，湿度 40-70RH% 去离子水 电导率 ＜ 4μs/cm ； PH值： 6.8-7.0 水煮 温度 85±2℃ 水煮 时间 20min 水煮后 烘干 烘箱 ： 80℃ ， 6min； 自然晾干：室温， 30min 测试 判定 详细 图片 定性 水煮 前后附着测试 无掉 粉 水煮过程中无连续气泡 产生 水煮过程中水溶液不浑浊，无沉淀 水煮完成后铝膜层颜色无变化（不发黑、发黄等） 水煮完成后铝膜层无鼓包、起泡等，铝膜层无 脱落 定量 电阻 变化＜ 15% 效率衰减＜ 0.3% NG NG NG NG 3.3 测试方法 -条件 感 谢 Thanks