多晶电池电学不良问题分析

收稿日期:2019- 05- 10 基金项目:山西省重点研发计划重点项目(201703D111008);山西省重点研发计划(指南)项目(201803D421097) 作者简介:郭 卫(1984 － )，男，山西长治人，硕士，工程师，从事晶硅电池工艺研究工作。 doi:10.3969/ j. issn.1005 －2798.2019.10.003 多晶电池电学不良问题分析 郭 卫,李雪方,张雁东 (潞安太阳能科技有限责任公司，山西长治 046000) 摘 要:在太阳能电池片生产过程中，不可避免地会有人工接触硅片的情况，这样会导致部分硅片降级为 不良片，同时，丝网印刷浆料污染和电池片隐裂等也会导致部分成品电池片因Irev2和Rsh异常而降级。文章 从生产中人工接触、浆料污染以及隐裂方面，研究分析了其对电性能的影响。 关键词:漏电流Irev2;并阻失效;浆料污染 中图分类号:TM914.4 文献标识码:A 文章编号:1005- 2798(2019)10- 0008- 02 Analysis of Bad Electric Performance of Poly Silicon Solar Cell GUO Wei，LI Xue- fang，ZHANG Yan- dong (Lu＇an Photovoltaic Technology Co. ， Ltd. ，Changzhi 046000，China) Abstract:Poly silicon solar cells were tested under standard conditions by simulating solar irradiation during testing and sorting， and the different electrical performance of the solar cells were classified. At present， the cells of Irev2 1.5 A or Rsh 1.5 A或者并联电阻Rsh 1.5 A，同时 Rsh也只有6 Ω。切边后回插片效率也最低，说明切 边后人工接触硅片对电池片的影响最大。而PE蓝 膜返洗片，效率较产线略低，各项参数均判定为合格 电池片。 图1 制绒后回插片EL正、反向测试 图2 切边后回插片EL正、反向测试 图1为制绒后手印片EL测试情况，正向测试下 外观无异常，反向测试下为满面亮点漏电。图2为 湿法切边后手印片EL测试情况，正向测试下能看到 明显的手印状黑斑，而反向测试下则无异常。人工 接触时的非洁净杂质沾染到扩散面PN结表面，造 成该接触区域的接触电阻增大，通过电流较小，即呈 现为暗区，人工接触通常会接触硅片边缘，造成电池 片边缘漏电导致Rsh失效降级。 PE蓝膜返洗片EL测试情况，正、反向测试与正 常电池片一致。说明虽然在返工前人员接触硅片会 沾染部分杂质，但是在后续返工工艺过程中，对杂质 有一定的清洗作用，返工电池片效率会比产线略低， 但是不会出现电学参数不良造成降级。 2) 铝浆污染结果分析。目前电池片生产和丝 网印刷采用背电极—背电场—正电极的印刷顺序。 背铝印刷完成后，浆料可能会因为各种原因沾染到 硅片正面或者侧面[2]，这些污染的电池片都会因电 学不良降级，但是降级的参数与EL图像表现各不相 同。见图3、图4。 正面沾染的情况下，电池片外观可以看到明显 的铝浆污染线，铝浆污染的电池片区域复合大，EL 正向测试为黑色阴影区，与隐裂现象类似。边缘沾 染的情况下，EL正向测试时污染位置较其他区域明 显发亮。 正面印刷电极栅线边框距电池片边缘有1 ~ 2 mm的距离，边缘沾染铝浆时，在烧结炉的高温烧 结作用下，边缘沾染的铝浆形成铝栅线，铝栅线将背 面电极和正面银电极连接导通，在EL正向测试情况 下，电流不经过PN结，直接通过边缘铝栅线导通至 电池背面，这样就在EL正向测试条件下，边缘铝浆 污染位置出现明显亮斑。 图3 正面沾染外观及EL正向测试图像 图4 边缘沾染铝浆正向EL图像 电池片边缘沾染铝浆后，电池效率无明显变化， Irev2达到1.349 A，Rsh为14.77 Ω，已经达到降级标准 (Rsh 15 Ω)。而电池片正面沾染铝浆后，Irev2和Rsh 并未超过降级标准，但是Rs升高，FF降低导致电池 效率下降而降档。铝浆沾染电池片正面和侧面时都 会造成电池片不良降级，但是如上图所示，二者降级 的参数表现不一样[4]，见图5。 图5 不同区域污染铝浆后电池片参数 3) 隐裂片结果分析。图6中的穿孔片在外观 及EL测试图像中均有极为明显的显现，穿孔处，电 流无法形成回路，从而导致该区域在EL正向测试时 图像呈现为该区域为中心不发光的暗点。同时，穿 孔处反偏压测试时， (下转第18页) 9 2019年10月 郭 卫等:多晶电池电学不良问题分析 第28卷第10期 万方数据 基本尺寸确定[J].中国地质大学学报:地球科学， 1995，20(1):112 －116. [10] 邓广哲，王有熙.煤层定向水压致裂机理研究[J].西 安科技大学学报，2014，34(6):664 －669. [11] 郭启文，韩 炜，张文勇，等.煤矿井下水力压裂增透 抽采机理及应用研究[J].煤炭科学技术，2011，39 (12):60 －64. [12] 王 鹏，茅献彪，杜春志，等.煤层钻孔水压致裂的裂 缝扩展规律研究[J].采矿与安全工程学报，2009，26 (1):31 －35. [13] 郭臣业，沈大富，张翠兰，等.煤矿井下控制水力压裂 煤层增透关键技术及应用[J].煤炭科学技术，2015， 43(2):114 －118，122. [14] 徐 刚，马瑞峰，田俊伟.煤层水力压裂增透范围理 论分析与试验研究[J].煤炭工程，2014，46(6):88 － 90，95. [责任编辑:常丽芳] ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ (上接第9页)浆料通过穿孔点直接将电池片正背电 极导通，与边缘铝浆污染相类似，EL图像呈现为亮 斑。 图7中的隐裂电池片在EL正向测试时下边缘 有若干条状黑斑[4]，这种电池片在经过EL测试后， 正面外观边缘隐裂处出现“栅线虚印”、背面出现 “背场脱落”现象。 EL正向偏压测试时，隐裂处出现 短路，在强电流的作用下即表现为细栅线脱落，背电 场隐裂处电流击穿造成脱落。隐裂片电性能参数如 表2所示。 图6 穿孔片EL正，反向测试图像 图7 隐裂片EL正向测试，测试后正面和背面外观图像 表2 隐裂片电性能参数 类型Ncell / % Rsh / Ω Uoc / V Irev2 / A 隐裂18.34 3 0.627 9 1.955 正常18.53 297 0.631 8 0.270 如表2所示，隐裂片效率较正常片偏低，因为有 隐裂的存在，反向测试时Irev2漏电大，导致并联电阻 Rsh低于15 Ω而失效，因此，此类电池片需要降级处 理。 2 结 语 电池片生产车间各类返工片以及需要人工回插 的半成品硅片，硅片表面极易导致手印并造成电学 不良降级，或者造成电池片效率降低，在实际生产 中，需要通过佩戴双层手套或改善插片方式等来解 决。 铝浆沾染到电池片正面和侧面都会造成电学不 良降级，但是二者造成降级的参数表现不一样，边缘 污染的情况下，是常见的漏电Irev2过高降级，而正面 污染的情况下，是FF降低导致电池效率过低降级， 二者EL测试图像也不相同。在车间生产时，应时刻 保持印刷机台的工艺卫生，并规范操作工的擦拭手 法，确保生产过程中不出现渗漏污染。 隐裂也是造成电学不良降级的主要成因，通常 隐裂片无法通过肉眼观察判断，在实际生产中，应加 强各工艺隐裂片的检测和预防，避免隐裂片流入下 游工艺段。同时EL测试作为硅片内部缺陷必备的 检测手段，应发挥其必要作用。 参考文献: [1] 施光辉，崔亚楠，刘小娇，等.电致发光(EL)在光伏电 池组件缺陷检测中的应用[J].云南师范大学学报， 2016(2):17 －21. [2] 齐 成.无机半导体太阳能电池的网印技术要领[J]. 印制电路信息，2008(11):36 －40. [3] 陈文志，张凤燕，张 然，等.基于电致发光成像的太阳 能电池缺陷检测[J].发光学报，2013，34(8):1 028 － 1 034. [4] 陈文浩，黄红娜，刘仁中，等.晶体缺陷对多晶硅太阳电 池反向漏电影响研究[J].新能源进展，2015 (6): 459 －463. [责任编辑:常丽芳] 81 2019年10月 李忠群等:低渗煤层控制水力压裂增透技术研究及应用 第28卷第10期 万方数据