EL检测仪的使用方法及组件隐裂图像评估
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EL检测仪的使用方法及组件隐裂图像评估
• EL测试仪的原理 • EL测试仪的结构及使用方法 • EL测试仪的功能及应用场合 EL检测仪的使用方法及组 件隐裂图像评估 • 常见缺陷问题介绍,原因和危害
• 实例展示
一、EL测试仪的原理
原理描述:
EL测试仪是通过对电池片通入1-40mA的正向电流，利用
Eletroluminescence电致发光的基本结构示意图如下图所示：
4
EL测试仪的原理
EL测试仪在测试的时候，采用的是单相继镜面反射式拍摄模式，所以拍 摄的EL图跟实物是镜像对应关系。
EL测试仪的原理
下图为组件实物图和EL图的对比，由于EL测试仪采用是的镜像成图，所以拍摄出 来的组件EL图和组件实物图是轴对称关系，如下图中红色箭头的两端分别指的组件电 池片实物和EL图中的位置。
缺陷种类六：虚焊、脱焊
虚焊是因为焊接过程中焊带和电池电极没有形成良好的接触面导致 电流收集障碍。虚焊有正极虚焊 负极虚焊，正极虚焊成条状如图左，负
极虚焊多数成团状面积较小如图右。
危害：虚焊部分接触电阻增加，导致发热异常。虚焊组件热斑爆 板的概率非常高。
正极脱 焊
负极脱 焊
缺陷种类七：扩散异常
EL显示中间发黑，四周发亮。经检测属于电池片中间未扩 散或者扩散面放反流入下到工序导致。
危害：所有黑片都是不允许出现在组件中，黑片的存在会引起组件正常的使 用异常，且功率损失非常大。
缺陷种类四：断栅 虚印
电池片断栅是在丝网印刷时造成的，由于浆料问题或者网版问题导 致印刷不良。轻微的断栅对组件影响不是很大，但是如果断栅严重则会
影响到单片电池片的电流从而影响到整个组件的电性能。
分布式断栅
危害：1.造成相应的电池片面积失效，从而降低组件功率输出。 2. 严重的情况下会引起组件热斑烧毁。 3. 造成组件表面形成蜗牛纹，非常影响外观。 4. 隐裂具有一定的延伸性，发生隐裂的位置可能随状态变化。
缺陷种类九：裂片
隐裂 裂片
裂片是由隐裂恶化发展而来的一种现象，裂片的同时一定会带来电池
面积的黑色阴影失效。 如何有效的区分隐裂和裂片？（强光照射）
EL测试仪的结构及使用方法
（2）电源系统的连接及使用
直流稳压电源
●电源选择开关，AC为外部220V交流供电，DC为内部锂电池供电。 ●输入模式选择，选择AC则为外部供电，DC为内部供电。 注：1.当使用外部供电时，需要将电源选择开关和输入模式选择同时 拨到AC档位；当使用内部供电时，需要将电源选择开关和输入模式 选择同时拨到DC档位。 注：2.当对电源进行充电时，需要将电源选择开关和输入模式选择同 时拨到AC档位。 ●通过旋转电压调节旋钮/电流调节旋钮来调节电源的输出电压电流
EL测试仪的结构及使用方法
（3）支架系统： （4）暗室系统：
支架用于固定相机，便于拍照 取样，全影仪可投射出十字光标 ，便于相机定位。
构造暗室，便于白天测试
EL测试仪的结构及使用方法
（1）测试支架连接及全影仪的使用
●将相机底部与全景仪固定板连接块连接。 ●将全景仪与全景仪电源模块进行连接。 ●打开全景仪电源模块开关，屏幕上可显示当前电量和 测量距离信息。
三、EL测试仪的功能及应用场合
EL测试仪的常用场合:
1.可在运维现场检查组件是否有隐裂、黑斑等。
2.地形较为复杂的光伏电站，建设期间搬运和安装组件的时候，很 大几率会产生隐裂，可大面积检查。
3.可以协助各类实验的进行，例如检测组件的衰减，先排除隐裂影 响。 4.若组件遭受自然灾害损坏，例如被大风吹翻等，自己进行的组件 EL检测结果也可用于保险理赔，可争取最大理赔额度，减少电 站损失。
EL测试仪的结构及使用方法
●将连接线一端的红色与电源正极连接，蓝色与电源负极连接 ●将连接线另一端的MC4插头与组件的MC4插头进行连接
●将电源选择开关和输入模式选择同时拨到DC档位，启动电源
EL测试仪的结构及使用方法
（3）最终搭建好的EL测试环境 室外测试环境 室外测试环境
单块组件的测试时间约为10秒，测试 的精度越高，所需时间越长
下图是我们采用废弃组件做的实验，是组件受外力撞击而产生裂纹进 而演变成碎片的过程示意图。
初时图
缺陷种类十：刻蚀不良
危害：造成效率低下
五、实例展示
去年我们从麻城金伏 86 个区共 444070 块组件内抽查了 208 块组 件做了IV和EL 测试实验，其中 IV实验是单独送往实验室进行测试， 测试完毕后再单块进行 EL测试，通过测试结果可以看到，黑斑，裂 片等缺陷会对组件的电性能造成不良影响，导致IV曲线的异常，功率 衰减较大的基本都存在隐裂、破片等现象。但是隐裂并不是影响组件 衰减的决定性因素，抽查的208块组件中，共有75块组件存在破片或 隐裂，占比 36% ，而这 75 块组件中，隐裂和破片的组件衰减集中在 2%--4%之间，如下所示：
缺陷种类三：黑片
焊接短路黑片 造成原因：一般焊接时收尾处堆锡导致电池片正负极短路。
来料黑片（全黑/半边黑）
造成原因： 目前常规硅片为P型片，工艺要求加磷形成PN结。如果硅片错用N型片，依然 使用常规加磷工艺就会造成无PN结形成（N型片加硼）。从而导致全黑。
半边黑
造成原因： 背铝场印刷偏移，导致和导电正极栅线无接触错位，局部开路。
EL测试仪的结构及使用方法
●在全景仪前端会打出十字激光，十字激光的中心位置既是EL 相机拍摄的中心位置；用户可以通过此方式进行EL测试定位。 ●将成像系统与支架系统进行连接，全景仪电池可以挂在支架 下方的挂钩处，支架的3个支脚可以通过环形螺纹进行加长，相 机角度可以通过支架上的手动云台进行调整。 ●将连接好的系统放置在被测组件的前方，相机距离组件距离 在1.5-2.0米范围，以能获取组件整体图片为最佳。
危害：影响组件使用发电效率和寿命。漏电区域容易烧毁组件。
缺陷种类八：隐裂
隐裂的产生原因非常多，主要是因为外部压力或者自身应 力原因导致电池片硅基出现裂纹。隐裂缺陷一般通过肉眼无法 识别，只有经过EL测试设备，隐裂地方会出现黑色纹路。
在实际情况中，还有那些类型会造成电池片 成像时带有黑色纹路？
裂纹可能造成电池片部分毁坏或电流的缺失。在EL测试下，如果 表现为以裂纹为边缘的一片区域呈完全的黑色，那么该区域为破片。 裂纹会造成其横贯的副栅线断裂，从而影响电流收集降低组件功率。 根据此特性，各种裂纹造成的电池失效面积如下：
组件实物图
接线盒位置
组件EL图
接线盒位置
二、EL测试仪的结构及使用方法
目前公司使用的是莱科斯—LX-Z220便携式EL检测仪，整套测试仪由四大 部分组成，分别为成像系统、电源系统、支架系统和暗室系统。 （1）成像系统： （2）电源系统：
IPAD通过外置WiFi模 块连接相机拍照取样
电源模块有两种，一种是测试 单块组件的，一种是测试单个组 串的，每串组件最多25块。
四、常见缺陷的介绍,原因和危害
缺陷种类一：黑心片
EL照片中黑心片是反映在通电情况下电池片中心一圈呈现黑色区域，该部 分没有发出1150nm的红外光，故红外相片中反映出黑心，此类发光现象和硅衬 底少数载流子浓度有关。这种电池片中心部位的电阻率偏高。该种类属于低效 片的一种。
危害：造成热斑引起组件烧毁，组件整体功率下降
；并通过电压显示屏/电流显示屏显示相应输出参数（当没有负载接入 时，电压显示屏只显示当前输出电压，电流显示屏显示输出电流为0） ●输出选择按钮点击后，电源按照设置参数输出，再次点击将断开输 出电压电流，显示屏显示为0V0A. ●电压输出正极连接组件正极，电压输出负极连接组件负极。
● 220V输入端可以通过电源线直接连接市电或连接移动电源。
缺陷种类二：黑斑片
黑斑片一般是由于硅料受到其他杂质污染所致。通常少数载流子的寿 命和污染杂质含量及位错密度有关。黑斑中心区域位错密度>107 个/cm2， 黑斑边缘区域位错密度>106个/cm2 均为标准要求的1000～10000倍这是 相当大的位错密度.
危害：组件使用中产生热斑烧毁组件，且导致出厂功率下降。
虽然最大测量组串数量为25块 ，但受现场环境所限，每 次拍摄一般为6块。
三、EL测试仪的功能及应用场合
EL测试仪的功能:
通过EL测试仪可以清楚的发现太阳能组件电池片上的黑斑, 黑心以及组件中的裂片（包括隐裂和显裂）、劣片及焊接缺陷等 问题,从而及时发现问题组件。对提高发电效率和稳定生产都有重 要的作用，通过检测在前期就可将电站整体质量进行把控，从而 避免后期的电站快速衰减，方阵失配，功率不足，以及责任鉴定 问题，因而太阳电池电致发光测试仪是运维现场非常重要的设备 之一。
光生伏打效应的逆过程，给太阳电池通电使其发光即电致发
光，利用成像系统将信 号发送到计算机软件，经过处理后 将太阳电池的EL图像显示在屏幕上。太阳电池电致发光亮度 正比于电子扩散长度，正比于电流密度。通过EL图像的分析 可以有效地发 现光伏组件是否存在隐裂和破片等现象。
EL测试仪的原理
基本原理：通过太阳能电池的电致放光原理。
Байду номын сангаас
实例展示
标称功率衰减1.13%的组件 EL图像
实例展示
标称功率衰减2.24%的组件 EL图像
实例展示
标称功率衰减3.52% 的组件EL图像
实例展示
标称功率衰减3.73%的组 件EL图像
实例展示
标称功率衰减4.02%的 组件EL图像
实例展示
标称功率衰减5.36% 的组件EL图像
集中式断栅
危害：造成断栅处电流收集障碍，影响组件的发电效率。 值得注意的是，如果电池片焊接中出现过焊现象，导致主栅线电流收集堵 塞也会显现上述情况。（下图）
缺陷种类五：混档
混档是由于转换效率不同的电池片混入同一个组件中，特别明亮 的电池片是电流较大的电池片，电流差异越大，亮度的差异就越明显。 危害：混档会导致高档次的电池片在组件工作过程中不能彻底发 挥其发电能力，从而造成浪费。而低效率的电池片在时间发电中会发热 过大，从而产生热斑效应，对组件的寿命和性能产生隐患。
• EL测试仪的原理 • EL测试仪的结构及使用方法 • EL测试仪的功能及应用场合 EL检测仪的使用方法及组 件隐裂图像评估 • 常见缺陷问题介绍,原因和危害
• 实例展示
一、EL测试仪的原理
原理描述:
EL测试仪是通过对电池片通入1-40mA的正向电流，利用
Eletroluminescence电致发光的基本结构示意图如下图所示：
4
EL测试仪的原理
EL测试仪在测试的时候，采用的是单相继镜面反射式拍摄模式，所以拍 摄的EL图跟实物是镜像对应关系。
EL测试仪的原理
下图为组件实物图和EL图的对比，由于EL测试仪采用是的镜像成图，所以拍摄出 来的组件EL图和组件实物图是轴对称关系，如下图中红色箭头的两端分别指的组件电 池片实物和EL图中的位置。
缺陷种类六：虚焊、脱焊
虚焊是因为焊接过程中焊带和电池电极没有形成良好的接触面导致 电流收集障碍。虚焊有正极虚焊 负极虚焊，正极虚焊成条状如图左，负
极虚焊多数成团状面积较小如图右。
危害：虚焊部分接触电阻增加，导致发热异常。虚焊组件热斑爆 板的概率非常高。
正极脱 焊
负极脱 焊
缺陷种类七：扩散异常
EL显示中间发黑，四周发亮。经检测属于电池片中间未扩 散或者扩散面放反流入下到工序导致。
危害：所有黑片都是不允许出现在组件中，黑片的存在会引起组件正常的使 用异常，且功率损失非常大。
缺陷种类四：断栅 虚印
电池片断栅是在丝网印刷时造成的，由于浆料问题或者网版问题导 致印刷不良。轻微的断栅对组件影响不是很大，但是如果断栅严重则会
影响到单片电池片的电流从而影响到整个组件的电性能。
分布式断栅
危害：1.造成相应的电池片面积失效，从而降低组件功率输出。 2. 严重的情况下会引起组件热斑烧毁。 3. 造成组件表面形成蜗牛纹，非常影响外观。 4. 隐裂具有一定的延伸性，发生隐裂的位置可能随状态变化。
缺陷种类九：裂片
隐裂 裂片
裂片是由隐裂恶化发展而来的一种现象，裂片的同时一定会带来电池
面积的黑色阴影失效。 如何有效的区分隐裂和裂片？（强光照射）
EL测试仪的结构及使用方法
（2）电源系统的连接及使用
直流稳压电源
●电源选择开关，AC为外部220V交流供电，DC为内部锂电池供电。 ●输入模式选择，选择AC则为外部供电，DC为内部供电。 注：1.当使用外部供电时，需要将电源选择开关和输入模式选择同时 拨到AC档位；当使用内部供电时，需要将电源选择开关和输入模式 选择同时拨到DC档位。 注：2.当对电源进行充电时，需要将电源选择开关和输入模式选择同 时拨到AC档位。 ●通过旋转电压调节旋钮/电流调节旋钮来调节电源的输出电压电流
EL测试仪的结构及使用方法
（3）支架系统： （4）暗室系统：
支架用于固定相机，便于拍照 取样，全影仪可投射出十字光标 ，便于相机定位。
构造暗室，便于白天测试
EL测试仪的结构及使用方法
（1）测试支架连接及全影仪的使用
●将相机底部与全景仪固定板连接块连接。 ●将全景仪与全景仪电源模块进行连接。 ●打开全景仪电源模块开关，屏幕上可显示当前电量和 测量距离信息。
三、EL测试仪的功能及应用场合
EL测试仪的常用场合:
1.可在运维现场检查组件是否有隐裂、黑斑等。
2.地形较为复杂的光伏电站，建设期间搬运和安装组件的时候，很 大几率会产生隐裂，可大面积检查。
3.可以协助各类实验的进行，例如检测组件的衰减，先排除隐裂影 响。 4.若组件遭受自然灾害损坏，例如被大风吹翻等，自己进行的组件 EL检测结果也可用于保险理赔，可争取最大理赔额度，减少电 站损失。
EL测试仪的结构及使用方法
●将连接线一端的红色与电源正极连接，蓝色与电源负极连接 ●将连接线另一端的MC4插头与组件的MC4插头进行连接
●将电源选择开关和输入模式选择同时拨到DC档位，启动电源
EL测试仪的结构及使用方法
（3）最终搭建好的EL测试环境 室外测试环境 室外测试环境
单块组件的测试时间约为10秒，测试 的精度越高，所需时间越长
下图是我们采用废弃组件做的实验，是组件受外力撞击而产生裂纹进 而演变成碎片的过程示意图。
初时图
缺陷种类十：刻蚀不良
危害：造成效率低下
五、实例展示
去年我们从麻城金伏 86 个区共 444070 块组件内抽查了 208 块组 件做了IV和EL 测试实验，其中 IV实验是单独送往实验室进行测试， 测试完毕后再单块进行 EL测试，通过测试结果可以看到，黑斑，裂 片等缺陷会对组件的电性能造成不良影响，导致IV曲线的异常，功率 衰减较大的基本都存在隐裂、破片等现象。但是隐裂并不是影响组件 衰减的决定性因素，抽查的208块组件中，共有75块组件存在破片或 隐裂，占比 36% ，而这 75 块组件中，隐裂和破片的组件衰减集中在 2%--4%之间，如下所示：
缺陷种类三：黑片
焊接短路黑片 造成原因：一般焊接时收尾处堆锡导致电池片正负极短路。
来料黑片（全黑/半边黑）
造成原因： 目前常规硅片为P型片，工艺要求加磷形成PN结。如果硅片错用N型片，依然 使用常规加磷工艺就会造成无PN结形成（N型片加硼）。从而导致全黑。
半边黑
造成原因： 背铝场印刷偏移，导致和导电正极栅线无接触错位，局部开路。
EL测试仪的结构及使用方法
●在全景仪前端会打出十字激光，十字激光的中心位置既是EL 相机拍摄的中心位置；用户可以通过此方式进行EL测试定位。 ●将成像系统与支架系统进行连接，全景仪电池可以挂在支架 下方的挂钩处，支架的3个支脚可以通过环形螺纹进行加长，相 机角度可以通过支架上的手动云台进行调整。 ●将连接好的系统放置在被测组件的前方，相机距离组件距离 在1.5-2.0米范围，以能获取组件整体图片为最佳。
危害：影响组件使用发电效率和寿命。漏电区域容易烧毁组件。
缺陷种类八：隐裂
隐裂的产生原因非常多，主要是因为外部压力或者自身应 力原因导致电池片硅基出现裂纹。隐裂缺陷一般通过肉眼无法 识别，只有经过EL测试设备，隐裂地方会出现黑色纹路。
在实际情况中，还有那些类型会造成电池片 成像时带有黑色纹路？
裂纹可能造成电池片部分毁坏或电流的缺失。在EL测试下，如果 表现为以裂纹为边缘的一片区域呈完全的黑色，那么该区域为破片。 裂纹会造成其横贯的副栅线断裂，从而影响电流收集降低组件功率。 根据此特性，各种裂纹造成的电池失效面积如下：
组件实物图
接线盒位置
组件EL图
接线盒位置
二、EL测试仪的结构及使用方法
目前公司使用的是莱科斯—LX-Z220便携式EL检测仪，整套测试仪由四大 部分组成，分别为成像系统、电源系统、支架系统和暗室系统。 （1）成像系统： （2）电源系统：
IPAD通过外置WiFi模 块连接相机拍照取样
电源模块有两种，一种是测试 单块组件的，一种是测试单个组 串的，每串组件最多25块。
四、常见缺陷的介绍,原因和危害
缺陷种类一：黑心片
EL照片中黑心片是反映在通电情况下电池片中心一圈呈现黑色区域，该部 分没有发出1150nm的红外光，故红外相片中反映出黑心，此类发光现象和硅衬 底少数载流子浓度有关。这种电池片中心部位的电阻率偏高。该种类属于低效 片的一种。
危害：造成热斑引起组件烧毁，组件整体功率下降
；并通过电压显示屏/电流显示屏显示相应输出参数（当没有负载接入 时，电压显示屏只显示当前输出电压，电流显示屏显示输出电流为0） ●输出选择按钮点击后，电源按照设置参数输出，再次点击将断开输 出电压电流，显示屏显示为0V0A. ●电压输出正极连接组件正极，电压输出负极连接组件负极。
● 220V输入端可以通过电源线直接连接市电或连接移动电源。
缺陷种类二：黑斑片
黑斑片一般是由于硅料受到其他杂质污染所致。通常少数载流子的寿 命和污染杂质含量及位错密度有关。黑斑中心区域位错密度>107 个/cm2， 黑斑边缘区域位错密度>106个/cm2 均为标准要求的1000～10000倍这是 相当大的位错密度.
危害：组件使用中产生热斑烧毁组件，且导致出厂功率下降。
虽然最大测量组串数量为25块 ，但受现场环境所限，每 次拍摄一般为6块。
三、EL测试仪的功能及应用场合
EL测试仪的功能:
通过EL测试仪可以清楚的发现太阳能组件电池片上的黑斑, 黑心以及组件中的裂片（包括隐裂和显裂）、劣片及焊接缺陷等 问题,从而及时发现问题组件。对提高发电效率和稳定生产都有重 要的作用，通过检测在前期就可将电站整体质量进行把控，从而 避免后期的电站快速衰减，方阵失配，功率不足，以及责任鉴定 问题，因而太阳电池电致发光测试仪是运维现场非常重要的设备 之一。
光生伏打效应的逆过程，给太阳电池通电使其发光即电致发
光，利用成像系统将信 号发送到计算机软件，经过处理后 将太阳电池的EL图像显示在屏幕上。太阳电池电致发光亮度 正比于电子扩散长度，正比于电流密度。通过EL图像的分析 可以有效地发 现光伏组件是否存在隐裂和破片等现象。
EL测试仪的原理
基本原理：通过太阳能电池的电致放光原理。
Байду номын сангаас
实例展示
标称功率衰减1.13%的组件 EL图像
实例展示
标称功率衰减2.24%的组件 EL图像
实例展示
标称功率衰减3.52% 的组件EL图像
实例展示
标称功率衰减3.73%的组 件EL图像
实例展示
标称功率衰减4.02%的 组件EL图像
实例展示
标称功率衰减5.36% 的组件EL图像
集中式断栅
危害：造成断栅处电流收集障碍，影响组件的发电效率。 值得注意的是，如果电池片焊接中出现过焊现象，导致主栅线电流收集堵 塞也会显现上述情况。（下图）
缺陷种类五：混档
混档是由于转换效率不同的电池片混入同一个组件中，特别明亮 的电池片是电流较大的电池片，电流差异越大，亮度的差异就越明显。 危害：混档会导致高档次的电池片在组件工作过程中不能彻底发 挥其发电能力，从而造成浪费。而低效率的电池片在时间发电中会发热 过大，从而产生热斑效应，对组件的寿命和性能产生隐患。