光致发光技术在Si基太阳电池缺陷检测中的应用

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电致发光(EL)在光伏电池组件缺陷检测中的应用

电致发光(EL)在光伏电池组件缺陷检测中的应用施光辉;崔亚楠;刘小娇;涂晔;钱福丽;廖华;胡志华【摘要】光伏电池组件缺陷检测是太阳电池生产过程中的重要环节,采用电致发光(EL)测试技术,探索外加偏压对光伏电池组件发光强弱的影响规律,确认了EL测试技术在光伏电池组件缺陷检测中的有效性.并通过EL测试技术发现了电池组件的黑心、黑斑、隐裂、断栅等缺陷.最后结合光伏组件V-I特性曲线,确定了缺陷的存在.【期刊名称】《云南师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(036)002【总页数】5页(P17-21)【关键词】光伏组件;电致发光;缺陷;V-I特性【作者】施光辉;崔亚楠;刘小娇;涂晔;钱福丽;廖华;胡志华【作者单位】云南师范大学太阳能研究所,教育部可再生能源材料先进技术与制备重点实验室,云南省农村能源重点工程实验室,云南昆明650500;云南师范大学太阳能研究所,教育部可再生能源材料先进技术与制备重点实验室,云南省农村能源重点工程实验室,云南昆明650500;云南师范大学太阳能研究所,教育部可再生能源材料先进技术与制备重点实验室,云南省农村能源重点工程实验室,云南昆明650500;云南师范大学太阳能研究所,教育部可再生能源材料先进技术与制备重点实验室,云南省农村能源重点工程实验室,云南昆明650500;云南师范大学太阳能研究所,教育部可再生能源材料先进技术与制备重点实验室,云南省农村能源重点工程实验室,云南昆明650500;云南师范大学太阳能研究所,教育部可再生能源材料先进技术与制备重点实验室,云南省农村能源重点工程实验室,云南昆明650500;云南师范大学太阳能研究所,教育部可再生能源材料先进技术与制备重点实验室,云南省农村能源重点工程实验室,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TM914在光伏电池组件的生产加工过程中，除了材料自身的缺陷外，自动化生产线上对电池片的多次加工也会加大电池片的损坏率，使得组件出现隐裂、碎片、虚焊、断栅等缺陷问题，这些缺陷直接影响到产品的转换效率及使用寿命[1]，进而影响到成品质量及生产企业声誉.然而光伏电池组件的很多缺陷是肉眼无法发现的，需要借助相应的检测技术才能快速准确的检测出来.随着行业的发展，目前已有一些常规的缺陷检测技术，这些检测技术与光伏电池组件电性能测试相结合，能够在生产过程中及时的发现组件缺陷，为生产工艺的改良、提升成品的质量和等级、优化整个光伏行业市场提供支撑.电致发光(EL)测试技术因具有操作简便、成本较低、可重复性较好、检测速度快等优点成为目前光伏行业常用的缺陷检测技术之一.晶体材料自身、太阳电池单片制造过程、太阳电池组件封装过程都存在或引入一些缺陷.其中晶体材料主要存在三种缺陷[2]：点缺陷、线缺陷、面缺陷，这三种缺陷直接影响单片太阳电池的转换效率；此外，在单片太阳电池的制备及电池组件封装过程中会形成黑斑或黑心、断栅、隐裂纹、碎片等缺陷[3-4]，这些缺陷使得电池或电池组件置于反向偏置状态，并使其作为负载而消耗太阳电池组件功率，从而造成组件局部发热引发热斑效应和热击穿[5]，导致电池组件的转换效率、使用寿命都明显下降，严重时甚至有可能引发火灾.目前常规的太阳能电池组件缺陷检测技术主要有：(1)在电池组件加反向偏压情况下,对太阳能电池表面发出的红外线进行摄像的红外热成像(DLIT)技术[6]，其检测效率较低且相对成本较高；(2)利用脉冲光源给电池组件光注入非平衡载流子，载流子因辐射复合发射光子的光致发光(PL)技术[7]，其热拍的重现性较差；(3)在光伏电池组件两端加上正向偏压，P-N结将电注入非平衡少数载流子并与多子发生复合发射光子而发光，光子将被检测系统内的CCD相机获得，即可得到太阳电池辐射复合分布图像的电致发光(EL)技术[8]，该技术操作快捷、成本较低、可重复性好，是目前众多光伏企业首选的组件缺陷检测技术.电致发光，又称电场发光，简称EL.其原理是平衡P-N结中存在着具有一定宽度和高度的由P区指向N区的内建电场(即势垒区),此时载流子的扩散电流和漂移电流相互抵消，没有静电流通过P-N结，费米能级处处相等，其能带图如图1所示.当给太阳电池加一正向偏压时,势垒高度降低，势垒区内建电场减弱，但继续发生载流子的扩散，电子由N区注入P区,同时空穴由P区注入到N区，如图2所示.这些进入P区的电子和进入N区的空穴都是非平衡少数载流子，在实际电池的P-N结中，扩散长度远大于势垒宽度.因此电子和空穴通过势垒区时因复合而消失的概率很小，继续向扩散区扩散，P-N结势垒区和扩散区注入了少数载流子,这些非平衡少数载流子不断与多数载流子辐射复合，并发出光子[8].但电池组件存在的缺陷会减小少子的寿命，即扩散长度减小，这样电流密度就相应减弱，电池发光强度减小，结合特制的CCD相机拍摄等部件，形成如图3所示的EL缺陷检测系统，得到光伏电池组件辐射复合分布图像，根据图像中电池发光强度的不同可以判定电池组件是否存在缺陷，并可根据缺陷形状来判定缺陷类别.4.1 偏压对EL成像的影响随机抽取两块同一型(Imp=5.41 A、Vmp=18.48 V、Pmax=100 W、Voc=22.92 V、Isc=5.7 A、36片装)的多晶硅光伏电池组件作为样品(编号为001、002)，并在不同正向偏压值(18.00~22.00 V)下对其进行EL图像采集，如表1所示.通过对比以上两组样品的EL图像，可以得出以下几点：(1)同一型号的两组样品在同一偏压下的发光强度相同，说明EL检测系统具有可靠性；(2)样品发光强度随偏压值的增加而增强；(3)当偏压值低于或接近组件最佳工作电压Vmp时，电池组件没有电致发光效应，EL图像呈现黑色，当所加偏压值比Vmp高出1 V时，电池组件显现电致发光效应，随着偏压值的增加EL成像越来越明显，但当偏压值接近组件开路电压Voc时，电致发光效应过强，EL图像太亮，有可能损毁电池组件，所以在采用EL系统检测电池组件缺陷时，其外加偏压应小于组件开路电压1 V左右.4.2 EL检测系统判定缺陷类型根据电致发光原理，由EL图像可以清晰看出电池组件的缺陷类型.通常标准组件的EL检测图像上没有明显的黑影，各单片电池发光强度大致相同，如图4(a)所示，如果电池组件存在缺陷，则在相应缺陷位置上EL图像将显现相应的黑影，如图4(b)-(e)所示，根据黑影形状可以判定该缺陷的类型.因此，利用EL测试系统可以测出光伏电池组件中存在的碎片、黑斑、黑心或隐裂纹等各种缺陷，且具有快速、清晰、直观形象、非接触等测试优点，不会对测试组件造成二次伤害.但是，多晶硅光伏电池组件由于晶界的存在，可能会误认为是隐裂纹成像，此时可借助V-I特性测试来进一步判断缺陷的存在与否，如果V-I特性测试曲线圆滑，如图5所示，说明缺陷不存在，如果V-I特性测试曲线具有明显的台阶形状，如图6所示，说明组件存在缺陷，对电池组件的短路电流、填充因子、转换效率、最大输出功率均造成不良的影响.光伏电池组件缺陷检测是太阳电池生产过程中的重要环节，本文采用电致发光(EL)测试技术，探索外加偏压对光伏电池组件发光强弱的影响规律，确认了EL测试技术在光伏电池组件缺陷检测中的有效性.通过测试，发现了电池组件的黑心、黑斑、隐裂、断栅等缺陷.最后结合光伏组件V-I特性曲线，验证了EL测试对光伏电池组件光电性能缺陷检测的准确性.【相关文献】[1] 杨康，李景天，刘祖明，等.光伏电站热斑测试研究[J].云南师范大学学报：自然科学版，2015，35(2)：45-48.[2] 赵品，谢辅洲，孙振国.材料科学基础教程[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2009.[3] 杨军.晶体硅电池片中杂质含量及状态研究[D].北京：北京大学,2013.[4] 肖娇.晶硅太阳电池电致发光研究及缺陷电池的Matlab数字图像识别[D].上海：上海交通大学，2011.[5] 刘恩科,朱秉升,罗晋生.半导体物理学[M].北京:电子工业出版社,2008.[6] 李艳华,潘淼,庞爱锁,等.电致发光成像技术在硅太阳能电池隐性缺陷检测中的应用[J].发光学报,2011,32(4):378-382.[7] 索雪松,高亮,王楠,等.太阳能电池板缺陷EL检测系统的设计[J].中国农机化学报,2013,34(3):175-178.[8] 郭占苗.EL测试在光伏太阳能电池检测中的应用[J].电子设计工程,2012,20(13):131-134.[9] 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):1028-1034.。

浅谈并网光伏电站组件EL检测技术及应用

浅谈并网光伏电站组件EL检测技术及应用【摘要】光伏电站组件EL检测技术是一种重要的质量监测手段，通过电致发光效应检测太阳能电池片表面和内部缺陷，帮助提高光伏组件的性能和寿命。

本文从EL检测技术原理、在光伏电站中的应用、优势、挑战以及发展趋势等方面进行了深入探讨。

EL检测技术能够精准快速地发现电池片的瑕疵，提高光伏组件的质量和可靠性，对光伏电站的运行和维护具有重要意义。

EL检测技术在实际应用中还存在一些挑战，如高成本和复杂操作等。

随着技术的不断进步，EL检测技术的应用前景将更加广阔。

EL检测技术对于提升光伏电站的效率和可靠性具有重要作用，值得进一步研究和推广。

【关键词】关键词：光伏电站、EL检测技术、并网、原理、应用、优势、挑战、发展趋势、意义、应用前景、总结。

1. 引言1.1 背景介绍为了确保光伏电站的发电效率和运行安全，EL （Electroluminescence）检测技术被引入到光伏电站的运维管理中。

EL检测技术是利用组件在电场作用下发光现象来检测组件内部缺陷的一种无损检测技术，可以有效地提前发现并定位组件的隐患，帮助运维人员及时维护和处理问题组件，保障光伏电站的发电效率和安全运行。

通过对光伏电站组件EL检测技术的研究和应用，可以更好地了解组件的内部状况，及时发现问题并进行处理，提高光伏电站的发电效率和可靠性，推动光伏产业的健康发展。

部分至此结束。

1.2 研究意义：研究意义主要体现在以下几个方面：光伏电站组件EL检测技术的研究对于提高光伏组件的质量和效率具有重要意义。

通过EL检测技术可以快速、准确地检测光伏组件的质量，发现潜在的问题，及时进行修复和维护，提高光伏组件的寿命和稳定性，同时也可以提高光伏组件的能量转换效率。

光伏电站组件EL检测技术的研究也对于环境保护和可持续发展具有积极作用。

光伏电站作为清洁能源的重要组成部分，其质量和效率直接影响到清洁能源的利用效率和环境影响。

通过EL检测技术的研究和应用，可以提高光伏组件的质量和效率，减少光伏电站对环境的影响，推动清洁能源的发展和利用。

el测试原理

el测试原理EL测试原理。

EL（Electroluminescence）测试是一种通过电致发光现象来检测太阳能电池组件质量的方法。

在太阳能电池生产过程中，EL测试被广泛应用于检测电池片的缺陷，如裂纹、热斑和金属污染等。

本文将介绍EL测试的原理及其在太阳能电池生产中的应用。

EL测试原理。

EL测试的原理基于半导体材料的电致发光特性。

当半导体材料受到电子注入时，电子和空穴会在结合区重新结合并释放出能量，这些能量以光的形式辐射出来，形成电致发光现象。

在太阳能电池中，当电池片受到光照时，电子和空穴会在PN结的结合区重新结合并产生电流，同时也会产生光致发光现象。

通过EL测试，可以将电池片在暗室中通过电压激发，观察电池片的发光情况，从而检测出电池片中的缺陷。

EL测试的应用。

在太阳能电池生产中，EL测试被广泛应用于电池片的质量检测。

通过EL测试，可以快速、准确地检测出电池片中的裂纹、热斑、金属污染等缺陷，帮助生产厂家及时发现并修复问题，提高电池组件的质量和性能。

此外，EL测试还可以用于电池组件的质量控制和品质追溯，确保产品符合相关标准和要求。

EL测试的优势。

相比传统的光电测试方法，EL测试具有以下优势：1. 高分辨率，EL测试可以检测出微小的缺陷，如微裂纹和热斑，提高了缺陷检测的准确性和可靠性。

2. 高效性，EL测试可以在短时间内完成对电池片的检测，提高了生产效率和产品质量。

3. 非破坏性，EL测试不会对电池片造成损坏，保证了产品的完整性和可靠性。

4. 自动化，EL测试可以与自动化生产线相结合，实现对电池片的快速、准确检测，降低了人工成本和误差率。

总结。

EL测试作为一种高效、准确的太阳能电池质量检测方法，在太阳能电池生产中发挥着重要作用。

通过EL测试，可以及时发现并修复电池片中的缺陷，提高产品质量和性能，满足市场需求。

随着太阳能产业的发展，EL测试技术也将不断完善和推广，为太阳能电池产业的发展提供有力支持。

刘霄利用电致发光测定晶体硅太阳能电池少子寿命-交大

利用晶硅太阳能电池片缺陷电致发光检测仪测定少子寿命
晶硅太阳能电池片缺陷电致发光检测仪上海学子科技创业有限公司
利用晶硅太阳能电池片缺陷电致发光检测仪测定少子寿命
利用晶硅太阳能电池片缺陷电致发光检测仪，可以用于电池片的隐裂，断栅，短路等缺陷检测，可以有效的发现硅片的扩散、钝化、网印及烧结各个环节可能出现的问题。
利用电致发光测定太阳电池片少子寿命
面分布图对比
b c
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EL图像图像
a
利用 µ—PCD测量的少子寿命测量的少子寿命
少子寿命与EL图像的灰度直方图少子寿命与图像的灰度直方图
少子寿命统计分布少子寿命统计分布
EL图像的灰度直方图 EL图像的灰度直方图
利用电致发光测定太阳电池片少子寿命
少子寿命与EL发光强度
谢谢！
Q&A
上海学子科技创业有限公司
组件EL检测 – 电池片EL检测 – 硅片电池检测
利用电致发光测定晶体硅太阳能电池少子寿命
刘霄沈文忠王振上海交通大学太阳能研究所上海学子科技有限公司
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
主要内容
1.少子寿命与太阳能电池效率的关系 2.利用电致发光测定少子寿命的理论模型 3.利用晶硅太阳能电池片缺陷电致发光检测仪测定少子寿命 4.实验结果分析 5.总结
少子寿命与太阳电池
非平衡(Δp)0载流子呈指数衰减 τ为载流子的复合寿命
电致发光图像即可以测定电池少子寿命的面分布，电致发光图像即可以测定电池少子寿命的面分布，也可计算其统计分布，用来表征电池的整体性能。计算其统计分布，用来表征电池的整体性能。
通过对电池片电致发光的测试和参数的确定，可以定量通过对电池片电致发光的测试和参数的确定，测量电池片的少子寿命，测量电池片的少子寿命，对太阳电池的工作效率进行评判

硅缺陷发光的研究概况

摘要:硅发光器件与硅读出电路的单片集成是实现全硅光电子集成的关键，因此Si 基发光材料的研究极为重要。

本文重点对各类硅缺陷的发光进行了综述，并介绍了它们应用于发光器件的研究进展。

关键词:硅；缺陷；发光杨宇(云南大学光电信息材料研究所，云南昆明650091)1.引言硅是微电子技术的基石，但由于它的间接带隙，电子不能在价带与导带之间直接跃迁，只能借助声子吸收或发射进行，这种二级光跃迁过程的效率比直接跃迁效率小得多。

室温下，受激电子-空穴对快速的Auger 等非辐射方式复合，很难实现硅中光跃迁的粒子数反转，故单纯硅发光的效率极低，在光电领域的应用受到极大的限制。

为了实现光电子集成，近三十年来，在微电子技术日趋成熟的基础上，人们一直在探索能在一块硅片上实现光电器件与现有的微电子器件集成的途径。

因此，硅基光电材料的研究成为近代材料科学研究的焦点与热点。

特别90年代初Canham 等人发现了多孔硅发光，掀起了硅基发光材料的研究热潮。

国内外许多研究小组开展了各类硅基发光材料的研究，如多孔硅、纳米硅、铒掺硅、硅基异质外延、硅锗超晶格与量子阱材料等。

在硅基中要实现有效发光，总体上有能带工程、杂质工程和缺陷工程等途径。

分别介绍如下。

2.有效发光途径2.1能带工程能带工程是人为在纳米量级尺度上控制，对不同组分或掺杂的半导体薄膜进行能带“剪裁”，获得期待的能带结构。

在硅基发光方面研究较多的途径是硅锗超晶格与量子阱材料、硅基异质外延生长SiO 等能带工程。

早在20世纪70年代中期，理论上就预言，由于薄层2超晶格中布里渊区的折叠，有可能实现直接带隙的光跃迁。

80年代分子束外延技术的成功实现，为不同组分原子量级晶体薄膜的制备提供了实验基础。

为了获得准直接带隙的高效硅基发光材料，30年来，科学工作者作了种种努力，提出并研制了多种不同结构的超晶格量子阱材料，如Si/Ge 超晶格、Si/SiGe 超晶格、Si/SiO 超晶格、纳米硅/非2晶硅超晶格和纳米硅/氧化硅超晶格等。

《用电致发光(EL)法分析检测晶硅太阳电池的工艺》范文

《用电致发光（EL）法分析检测晶硅太阳电池的工艺》篇一一、引言随着科技的发展，晶硅太阳电池已成为现代绿色能源领域的重要一环。

为了确保其性能的稳定和高效，对生产过程中的检测与分析显得尤为重要。

电致发光（Electroluminescence，简称EL）法作为一种有效的非破坏性检测手段，被广泛应用于晶硅太阳电池的工艺分析中。

本文将详细介绍用电致发光法分析检测晶硅太阳电池的工艺，以期为相关研究提供参考。

二、电致发光（EL）法基本原理电致发光法是一种通过在特定电压下激发太阳能电池的电子和空穴复合过程，从而产生光辐射的技术。

在晶硅太阳电池中，当施加电压时，电子和空穴在PN结内运动并发生复合，形成发光现象。

通过对这一过程的发光强度、颜色和发光图案的观察与分析，可以了解太阳电池内部的结构和性能状况。

三、EL法在晶硅太阳电池工艺分析中的应用1. 检测电池内部结构缺陷：通过EL图像，可以观察到电池内部的微小缺陷，如裂纹、杂质等。

这些缺陷会影响电池的光电转换效率。

通过分析EL图像，可以及时发现并修复这些缺陷，提高电池的效率。

2. 分析电池工艺过程：在晶硅太阳电池的生产过程中，EL法可以用于监测各个工艺环节的质量。

通过对不同工艺阶段的EL 图像进行比较和分析，可以找出生产过程中的问题，及时调整工艺参数，从而提高产品的质量。

3. 评估电池性能：EL法可以评估太阳电池的光电性能，如开路电压、短路电流等。

通过对EL图像的定量分析，可以了解电池的性能状况，为后续的优化提供依据。

四、EL法在晶硅太阳电池工艺分析中的优势1. 非破坏性检测：EL法是一种非破坏性检测方法，可以在不损坏太阳电池的情况下进行检测和分析。

2. 高灵敏度：EL法可以检测出微小的缺陷和结构变化，具有较高的灵敏度。

3. 快速便捷：EL法可以在短时间内完成对太阳电池的检测和分析，提高生产效率。

4. 适用范围广：EL法适用于各种类型的晶硅太阳电池，具有较广的适用范围。

晶体硅组件电致光(EL)检测应用及缺陷分析

晶体硅组件电致光（EL）检测应用及缺陷分析作者：王盛强李婷婷来源：《科技创新与应用》2016年第01期摘要：面对日益严重的生态环境和传统能源短缺等危机，光伏组件制造行业迅猛发展，光伏组件质量控制环节中测试手段的不断增强，原来的外观和电性能测试已经远远不能满足行业的需求。

目前一种可以测试晶体硅太阳电池及组件潜在缺陷的方法为行业内广泛采用，文章基于电致发光（Electroluminescence）的理论，介绍利用近红外检测方法，可以检测出晶体硅太阳电池及组件中常见的隐性缺陷。

主要包括：隐裂、黑心片、花片、断栅、短路等组件缺陷，同时结合组件测试过程中发现的缺陷对造成的原因加以分析总结。

关键词：太阳能电池；组件；电致发光；缺陷分析；检测1 概述随着社会对绿色清洁能源的需求量急剧飙升，我国的组件生产量将进一步扩大，2010年中国太阳能电池产量达10673MW，占世界总额的44.7%，位居世界前列。

缺陷检测是太阳能电池组件生产制备过程中的核心步骤，因硅电池单元一般采用硅棒切割生产，在生产过程中容易受到损伤，产生虚焊、隐裂、断栅等问题，这些问题对电池的转换效率和使用寿命有着严重的影响，严重时将危害组件甚至光伏发电系统的稳定性[1]。

为了提高组件的效率及合格率，并能够针对各生产环节中产生的缺陷情况及时调整维护生产设备，需配备大量的在线缺陷检测设备。

电致发光（EL）检测由于其质量高、成本低、且能快速、准确识别出组件电池单元常见缺陷等特点，在组件封装生产环节中得到了广泛应用，该检测应用对整个光伏产业具有深刻意义和重大价值[1]。

2 电致发光（EL）测试原理在太阳能电池中，少子的扩散长度远远大于势垒宽度，因此电子和空穴通过势垒区时因复合而消失的几率很小，继续向扩散区扩散。

在正向偏压下，p-n结势垒区和扩散区注入了少数载流子。

这些非平衡少数载流子不断与多数载流子复合而发光，这就是太阳电池电致发光的基本原理[2]。

太阳能电池电致发光（Electroluminescence）测试，又称场致发光测试，简称EL测试。

新型太阳能电池材料的光电性能测试方法改进与应用探索

新型太阳能电池材料的光电性能测试方法改进与应用探索1. 背景介绍太阳能作为清洁能源的重要来源，得到了越来越多的关注和重视。

而太阳能电池作为将太阳能光能转化为电能的关键设备，其效率和稳定性直接影响着太阳能发电系统的整体性能。

因此，对太阳能电池材料的光电性能进行测试并不断改进是当前研究的重要方向之一。

2. 传统测试方法的缺陷传统的太阳能电池材料的光电性能测试方法主要包括光伏特性测试、光谱响应测试、稳态光电子热测试等。

然而，这些传统测试方法存在一些缺陷，如测试过程繁琐、数据处理不够准确、测试时间长等。

这些问题限制了对太阳能电池材料光电性能的深入研究。

3. 改进方法一：激光诱导发光谱显微镜为了解决传统测试方法的缺陷，我们探索了一种新的测试方法——激光诱导发光谱显微镜。

该方法利用激光诱导发光技术，将样品照射激光后观察其发光谱，从而得到样品局部的光电性能信息。

相比传统方法，该方法具有测试速度快、数据处理方便、测试结果准确等优点。

4. 改进方法二：表面等离子体共振光谱测试另外，我们还尝试了表面等离子体共振光谱测试方法。

该方法通过调节样品表面的等离子体共振特性，可以实现对样品在不同波长下的光电性能进行测试。

这种方法不仅能够准确地测量样品的吸收、反射和透射等光学性能，还可以实现对样品的局部表面光电性能的测试。

5. 应用探索一：材料优化通过以上改进的光电性能测试方法，我们可以更准确地测试太阳能电池材料的光电性能，并进一步优化材料结构。

例如，在样品表面等离子体共振光谱测试中，我们可以通过调节样品的表面等离子体共振特性，优化材料的光吸收和光电转化效率，从而提高太阳能电池的电能转化效率。

6. 应用探索二：性能评估除了材料优化外，改进的光电性能测试方法还可以用于太阳能电池的性能评估。

通过准确测量太阳能电池的光电性能参数，我们可以对太阳能电池的性能进行全面评估，包括光转换效率、暗电流、光损耗等指标。

这些评估结果可以为太阳能电池的实际应用提供重要参考。

PL光致发光在光伏电池检测中的应用

PL光致发光在光伏电池检测中的应用一、光致发光的概念与用途光致发光（Photoluminescence,简称PL）是半导体材料的一种发光现象。

是指半导体中的电子吸收外界光子后被激发，处于激发态的电子是不稳定的，可以向较低的能级跃迁，以光辐射的形式释放出能量的过程。

发光的频率、相位、振幅、方向、偏振态等，携带了材料的大量基本信息，是一种探测材料电子结构的非常重要的方法。

另外它与材料无接触，不损坏材料，并且灵敏度高且信息准确，被广泛应用于材料的带隙检测，杂质等级与缺陷分析，及材料的复合机制研究和材料的品质鉴定等各个领域。

二、PL检测在光伏产业中的应用是必然趋势近年来，光伏产业发展迅猛，特别是中国大陆，太阳能电池投资异常巨大，上千家光伏企业，产能已明显过剩，另外欧美经济危机也极大影响了企业的销售额与发展，合并和淘汰是这个行业必然的趋势。

因此，要想在这个关键的时期立于不败之地，提高产品的效率和降低生产成本就成为了整个行业的目标。

在太阳能电池的生产过程中，会出现许多严重的问题，如杂质、碎片、隐裂、黑心表面污染、扩散不均、电极不良等等，正是这些缺陷限制了电池的光电转化效率和使用寿命。

同时，由于没有完善的行业标准，Si片原材料质量也是参差不齐，一些缺陷片的存在直接影响到组件乃至光伏系统的稳定性。

因此，太阳能行业需要有快速有效和准确的定位检验方法来检验生产环节可能出现的问题。

基于以上国内外行情及生产线上的问题诉求，PL光致发光检测系统在光伏产业中的应用就至关重要，这是由PL可对整个生产线检测及具有极高的检测速度所决定的。

PL能够在线和离线对硅片、绒面、扩散、刻蚀、PECVD、电极印刷、烧结、电池片等各个工艺环节进行检测和分析；是分析工艺问题，提高成品率，降低成本必不可少的关键设备，为产品质量和公司品质提供了完全可靠的保障。

三、光伏电池PL检测的基本原理PL光致发光为光伏电池缺陷检测提供了不可取代的解决方案。

既然如此重要，那必然要了解一下它的原理。

EL原理及应用

1电致发光原理1. 电致发光原理过程中偏压的电能转化为光能这一过程称为注入式电致发光其原理如图1a 1b：过程中，偏压的电能转化为光能，这一过程称为注入式电致发光。

其原理如图1a、1b：图1PN结能带图(左：热平衡状态；右：加正向偏压)在P侧，注入的非平衡少数载流子电子从导带向下跃迁与价带中的空穴复合，发射能量量为Eg的光子。

上述发光方式称为带间复合发光。

对于Si，该方式发光的波长为:nm Eghc 1110==λ在掺杂的Si晶体中存在施主、受主能级，其它杂质能级，缺陷能级等，注入的非平衡载1110nm。

图2Si电注入发光谱图图2为Si电注入发光谱。

可以看到，左侧有个峰值，对应于1110nm，为Si的带间复合发射峰，由于载流子的热分布，电子并不完全处于导带底，空穴也不完全出于价带发射峰由于载流子的热分布电子并不完全处于导带底空穴也不完全出于价带1000nm~1300nm之间。

在图2右侧1300nm~1700nm间也存在发光光谱，该光谱主要为缺陷能级复合的发光光谱。

度，如图3所示：Excess Minority Carrier Density )/exp(0nKT eV J J f f =~ p n Diode Current/VoltageEdge of DepletionTotal Carrier Number e p L )0(n N =Excess Minority Carrier Density)/exp(n n )0((e p x p L x −=）∞=x Edge of Depletion layer(x=0)f V e EL Densityep L L n N I )0(∝∝0>f V 图3.EL亮度与少子扩散长度的关系2电致发光（EL）缺陷检测仪结构2. 电致发光（EL）缺陷检测仪结构当太阳电池加正向偏压时，可以将其看作个发光效率很低的发光二极管。

当太阳电池加正向偏压时可以将其看作一个发光效率很低的发光二极管4. El 图片分析（正向电压）正常的电池片在烧结过程中，硅片与炉带接触处铝背场烧结不良，导致该处BFS钝化效果不好，在烧结过程中硅片与炉带接触处铝背场烧结不良导致该处BFS钝化效果不好断栅的栅线上，靠近主栅的一侧较亮，而远离主栅的一侧因为电流无法到达，所以较暗。

光伏电池光致发光激发波长

光伏电池的光致发光（Photoluminescence，PL）测试是一种常用的表征手段，用于评估太阳能电池材料如硅、薄膜电池材料等的内部质量和光电性能。

在进行光致发光测量时，选择激发波长是非常关键的步骤：
1. 激发波长的选择：通常，激发波长应位于被测材料的吸收范围内，这样确保入射光能够有效地被材料吸收并产生电子-空穴对。

对于硅基太阳能电池来说，其吸收主要集中在紫外到近红外区域，大约0.38～1.1微米之间，因此可以选择这个范围内的合适波长进行激发。

2. 目的与优化：通过调整激发波长，可以研究材料的能带结构、缺陷状态、载流子寿命以及量子效率等信息。

不同的激发能量会对应不同的跃迁过程，从而揭示出不同层次的信息。

3. 实验设计：实验中，为了获得准确和全面的光致发光谱图，可能需要扫描多个激发波长，观察样品在不同激发条件下的发光特性，以分析材料的光学性质及其与光伏性能之间的关系。

总结来说，在光伏电池材料的光致发光实验中，激发波长的选择要根据被测材料的吸收特性来确定。

太阳能光伏电池制造中的缺陷检测与处理技术研究

太阳能光伏电池制造中的缺陷检测与处理技术研究太阳能光伏电池是一种绿色、可持续、非污染的能源，被广泛应用于生产电力和供暖。

然而，由于材料、加工、装配、运输等环节的影响，光伏电池在制造过程中很容易出现缺陷，如材料结构不均匀、电池片暗痕、接触不良、热点效应等。

这些缺陷会影响太阳能光伏电池的产能、稳定性和寿命。

为了保证太阳能光伏电池的质量和性能，缺陷的检测和处理成为制造过程中的一项核心技术。

一、缺陷的检测技术1、光伏电池的外观检测光伏电池的外观缺陷可以通过人工目测和镜片显微镜检测来发现。

常见的外观缺陷包括：裂纹、磨损、划伤、气泡等。

人工检测的优点是直观易懂，可以发现细微的问题。

但是，人工检测费时费力，不适合大规模生产。

显微镜检测可以提高检测速度和精度，但是需要专业人员进行操作。

2、电池片电性能检测电池片的电性能检测是衡量光伏电池质量的重要指标。

电池片电性能的主要参数包括开路电压、短路电流、填充因子和转换效率。

这些参数可以通过测试仪器进行测量。

常见的电性能测试方法包括：暗 IV 曲线测量、光电流—电压特性测量、闪烁测试、电致发光测试等。

其中，暗 IV 曲线测量是最常用的方法。

3、外部缺陷检测光伏电池的外部缺陷包括气泡、裂缝、锈蚀等。

这些缺陷会影响电池片的性能和寿命。

常见的外部缺陷检测技术包括电容成像、红外热像、激光扫描等。

这些技术具有高效、快速、便携等优点。

4、内部缺陷检测光伏电池的内部缺陷包括晶格缺陷、金属污染、微裂纹等。

这些缺陷会导致导电性能下降、热点效应等问题。

常见的内部缺陷检测技术包括电感成像、扫描电子显微镜、热释光成像等。

这些技术具有高灵敏度、高分辨率等优点。

二、缺陷的处理技术1、电池片的退火电池片的退火是一种消除缺陷的方法。

通过加热电池片，可以消除晶格缺陷、金属污染等一些表层缺陷。

同时，退火也有助于提高电池片的性能和寿命。

但是，退火需要注意温度、时间、气氛等控制条件。

2、光照修复光照修复是一种将电池片暴露于光线下，以修复光伏电池缺陷的方法。

光致发光的基本原理及应用意义

光致发光的基本原理及应用意义
光致发光（Photoluminescence）是指由激发光源照射物体时物体所发出的较长的光，它
的本质是高能状态的原子的发光过程。

光致发光可以通过两种形式进行分类：一种是随着
激发光源强度的变化，较低的能量可能会使物质的受激发光引起的发光的变化的过程，比
如光致发光放射（Chemiluminescence）；另一种是由受激发光照射而发生的、持续发光
过程，比如荧光（Fluorescence）和发光晶体（Phosphorescence）。

光致发光具有重要的实用应用，它曾被广泛应用于光学、化学和生物学中。

例如，光致发
光通常被用来检测活性物质和检测污染物的含量，可以区分存在的有机物，包括有机污染
物等。

此外，光致发光也被广泛用于测试和识别材料，如二氧化碳和油气类燃料，以及生
物领域中的DNA聚合物诊断等。

此外，光致发光对人类的研究领域也有重要的意义，它已成为多学科融合研究的基础，而
以光致发光为基础的技术为多种科学实验奠定了基础。

例如，光诱导荧光技术用于建立现
代斑马鱼研究的天然突变，从而为科学家研究复杂的生物组织和疾病提供重要的方法。

由于光致发光具有多方面的优良特性，它也被广泛应用于生物技术、医学和计算机领域中。

近年来，由于光致发光的耐受性强，长达百米的光缆电缆束可以使用光致发光来传递信号，从而实现数据传输。

此外，光致发光还被用于电容器、汽车、指纹识别和太空船等大型科
研装置中。

总之，光致发光是一项重要的技术，它广泛应用于化学、生物、照明等诸多领域下。

它为
建立多学科融合研究奠定了基础，为许多实验体系提供了先进的技术手段。

光致发光原理的应用

光致发光原理的应用1. 简介光致发光是一种通过光的激发产生发光现象的原理，广泛应用于显示技术、照明、传感器等领域。

本文将介绍光致发光的基本原理，并探讨其在各个领域的应用。

2. 光致发光原理光致发光原理是指一种物质在光的照射下，能够吸收光的能量并将其转化为发光的现象。

这种发光现象是由于物质的电子在光的作用下跃迁到高能级激发态，随后从激发态返回到基态时释放出能量，从而产生光的现象。

光致发光原理的过程可以简化为以下几个步骤： - 光的吸收：光进入物质，并被物质吸收。

- 激发态产生：物质中的电子受到光的激励，跃迁到高能级激发态。

- 激发态衰减：激发态电子在一个很短的时间内返回到基态。

- 光的发射：电子从激发态返回到基态时，释放出能量，产生发光现象。

3. 光致发光的应用光致发光技术在各个领域都有广泛的应用。

下面将介绍其中几个主要的应用。

3.1 显示技术光致发光被广泛应用于显示技术中，特别是液晶显示屏。

在液晶显示屏中，光致发光材料被用作背光源，提供背景照明，以使图像在屏幕上更清晰可见。

光致发光材料具有高效的发光特性，能够产生均匀、明亮的光源，使得显示效果更加优化。

3.2 照明光致发光技术也被广泛应用于照明领域。

相比传统的白炽灯和荧光灯，光致发光照明具有更高的能效和寿命。

光致发光材料具有可调的发光颜色和亮度，能够满足不同场景的照明需求。

此外，光致发光照明具有低热量和环保的特点，对于节能减排具有重要意义。

3.3 传感器技术光致发光技术在传感器技术中也有重要的应用。

例如，光致发光传感器可以被用作气体传感器，通过测量光致发光材料在特定气体存在下的发光强度变化来检测气体的浓度。

光致发光传感器具有高灵敏度、快速响应和宽检测范围的特点，适用于多种环境监测和检测领域。

3.4 生物医学领域光致发光技术在生物医学领域也有广泛的应用。

例如，光致发光荧光染料可以被用于生物标记和显微成像，用于研究细胞、组织和生物分子的结构和功能。

光伏组件隐裂特性的研究进展(下)

光伏组件隐裂特性的研究进展(下)王欢;徐征;徐田帅;李文欣;赵谡玲【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】7页(P29-35)【作者】王欢;徐征;徐田帅;李文欣;赵谡玲【作者单位】北京交通大学理学院太阳能研究所;鉴衡认证中心;北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室;北京交通大学理学院太阳能研究所;北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室;鉴衡认证中心;鉴衡认证中心;北京交通大学理学院太阳能研究所;北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室【正文语种】中文3)隐裂组件对组串的功率影响。

通常1个组串中串联约60个电池片，其中每20～22个电池片与旁路二极管并联。

若1个组件产生功率损失，最大功率大幅减小，该组件因隐裂产生的功率损失比率，与整个组串的功率损失不等。

当失效面积小于8%时，单个组件与组串的功率损失都很小，可忽略不计。

但当失效面积超过8%时，组串和单个组件的功率损失都随着失效面积增大而升高，而且20个组件的组串功率失效比单个组件失效高[4]。

图10 组串上多个组件产生隐裂对组串发电量损失的仿真隐裂会造成组件功率配比损失，损失的大小与隐裂的数量呈线性关系[4]。

组件中没有隐裂的电池片比有隐裂的抗老化能力更强[21]。

实际测试隐裂对组件的衰减时，通常先进行IEC 61215-2005《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定性》10.16中的机械载荷测试，该测试可引入不同类型的裂纹；然后对组件进行IEC 61215中10.12加速老化湿冻测试，需经过6 h、200次循环；在测试后，采用EL测试对组件进行隐裂观察。

经过机械负载测试的组件功率衰减不明显，而在经过湿冻测试后，组件功率衰减明显加剧。

一些区域在湿冻测试前，由于电阻升高，经低电流EL测试显示比周围颜色较暗；经过湿冻测试后，该区域EL测试图明显加深(变为黑色)，有的形成功率衰减区域，有的出现与电池片分离的裂片。

光致发光光谱缺陷

光致发光光谱缺陷
光致发光光谱是研究材料光学性质的重要手段之一。

在材料中加入缺陷能够显著地改变其光致发光光谱行为，因此在材料科学研究中，缺陷的研究也变得越来越重要。

例如，在某些材料中，缺陷的能级可以作为电子传输的有效载体，因此在太阳能电池和光电器件中得到广泛应用。

此外，一些缺陷还可以作为光催化剂和光催化剂协同剂，用于制备高效的光催化材料。

研究表明，不同的缺陷类型和浓度可以显著影响材料的光致发光光谱。

例如，在碳化硅材料中，不同类型的SiC缺陷对光致发光光谱的影响明显不同。

在一些情况下，缺陷还可能导致光致发光强度的降低或增强。

因此，深入理解缺陷对材料光学性质的影响，对于材料的性能优化具有重要意义。

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太阳能电池的缺陷检测技术专利分析

太阳能电池的缺陷检测技术专利分析摘要：太阳能电池片具有环保、可持续等优点，已经被广泛运用在各个领域，而电池片的缺陷直接影响着太阳能电池的工作性能，本文对涉及太阳能电池的缺陷检测技术进行了全面检索，并主要得到了基于机器视觉、光致发光原理和激光扫描的三种方法的检测技术，并对三种检测技术进行了介绍，并得到了相关的重要专利。

关键词：太阳能电池；缺陷检测；专利分析引言太阳能电池的主要材料一直以来都是以硅为主，硅的质量优劣直接决定了太阳能电池板的工作性能，进而影响了光伏发电的效率，太阳能电池板的主要材料一直以来都是以硅为主，硅的质量优劣直接决定了太阳能电池板的工作性能，进而影响了光伏发电的效率，在投入市场前，对电池板的缺陷检查成了一项必不可少的环节。

太阳能电池的常见缺陷如下，包括断栅、划痕和破损[1]。

目前太阳能电池的缺陷检测技术主要包括基于机器视觉、激光扫描和光致发光原理。

1基于机器视觉的太阳能电池的缺陷检测技术随着现代化水平的不断提升，自动化技术飞速发展，目前出现了一系列的基于机器视觉的太阳能电池板缺陷检测技术，利用相机代替人眼，与上位机有效结合，具有准确、高效、可靠等优势，相机采集太阳能电池板的图像信息，传输到上位机，对采集到的图像进行分析，判断电池板是否存在缺陷[2]。

该种方法可有效应用于大规模生产电池板的企业，智能化程度高、产品检测具有一致性，可实现太阳能电池板缺陷的自动检测。

基于机器视觉的太阳能电池检测技术的申请人分布如下图所示：公司申请占了一半以上，另外，校企合作的申请也在增多，说明在这方面，高校的研究成果转为应用的较多。

具体参见附图1-1。

图1-1基于机器视觉的太阳能检测技术申请人分布高校和研究所的申请主要在于图像处理算法方面，如河海大学常州校区的专利申请（CN103258206 A 20130821）提出了一种硅太阳能电池表面缺陷检测和识别方法，其获取独立变量分析（ICA）重构分离矩阵和独立分量；获取待检太阳能组件图像重构图像；检测重构图像是否存在缺陷，定位并分割缺陷太阳能片；获取待检太阳能电池片表面图像多元小波纹理特征并检测统计单元内是否含有缺陷；提取待分类缺陷太阳能电池片图像独立分量基元（ICA）纹理特征；训练支持向量机模型；分类识别待分类缺陷太阳能电池片图像组合纹理特征，算法较为复杂。