电池片测试分选工艺

本文由ｌ４５０５１１９７３贡献 ｐｐｔ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机 查看。 学习报告 测试分选工艺 ２０１１／２／２２ 电池片的工作原理 电池片的工艺流程 清洗与制绒 清洗与制绒 扩散 边缘蚀刻 边缘蚀刻 印刷电 印刷电极 ＰＥＣＶＤ 去磷硅玻璃 烧结 分选测试 检验入 检验入库 测试分选的基础和目的 测试分选的基础： 测试分选的基础： 太阳电池在一定温度下接受在一定的辐照度的太阳光照射。 太阳电池在一定温 度下接受在一定的辐照度的太阳光照射。 在接受照射的同时变化外电路负载。 在接 受照射的同时变化外电路负载。 流出负载的电流Ｉ和电池端电压 的数据和关系曲线。 流出负载的电流 和电池端电压Ｖ的数据和关系曲线。 和电池端电压 的数据和关系曲 线 根据数据和曲线由计算机软件系统计算出各种电性能参数 测试分选的目的： 测试分选的目的： 通过模拟太阳光照射，在标准条件下对电池片进行测试， 通过模拟太阳光照射 ，在标准条件下对电池片进行测试，把不同 电性能的电池片分档 测试分选工艺原理 太阳能电池分选机专门用于太阳能单晶硅和多 晶硅电池片的分选筛选。 晶硅电 池片的分选筛选。通过模拟太阳光谱光 对电池片的相关电参数进行测量， 源，对电 池片的相关电参数进行测量，根据测 量结果将电池片进行分类。独有的校正装置， 量结果将电池片进行分类。独有的校正装置， 输入补偿参数，进行自动／手动温度补 偿和光 输入补偿参数，进行自动 手动温度补偿和光 强度补偿，具备自动测温与温度 修正功能。 强度补偿，具备自动测温与温度修正功能。主 要用于单晶硅和多晶硅太 阳能电池的电性能参 数的分选和结果记录。 数的分选和结果记录 测试分选的原理 氙灯（模拟太阳光） 氙灯（模拟太阳光） Ｐｕｌｓｅｄ ｓｏｌａｒ ｌｏａｄ 电池 稳压电源 Ｂｅｒｇｅｒ测试仪 设备各组成部件 太阳模拟器：模拟正午太阳光，照射待测电池片， 太阳模拟器：模拟正午太阳 光，照射待测电池片， 通过测试电路获取待测电池片的性能指标。 通过测试电路获 取待测电池片的性能指标。 电子负载：连接待测电池片、标准电池和温度探头。 电 子负载：连接待测电池片、标准电池和温度探头。 获取待测电池片的电压、电流； 获取待测电池片的电压、电流；通过标准电池获取光 强信号；通过温度探头获取测试 环境温度， 强信号；通过温度探头获取测试环境温度，并将这四 组数据提供给采集 卡做分析、处理。 组数据提供给采集卡做分析、处理。 控制电路：提供人机界面， 和控制接口， 控制电路：提供人机界面，和控制接口，提供操作 界面和参数设定。 界面和参数设定 太阳能模拟器的组成 控制电路：实现氙灯闪灯控制， 控制电路：实现氙灯闪灯控制，电容充 放电控 制。 电／放电控制。 放电控制 电容充电电路：实现对超级电容的充电和 电容充电电 路： 过压保护，在程序控制下稳定电容电压。 过压保护，在程序控制下稳定电容电 压。 氙灯高压电路：产生近９千伏的高压 千伏的高压， 氙灯高压电路：产生近 千伏 的高压，点 亮氙灯
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测试设备原理图 测试设备原理框图 测试分选的标准条件 辐照度： 温度： ＡＭ （ａｉｒ ｍａｓｓ）： １０００Ｗ／ｍ２ ２５℃ １．５ 测试电池性能参数 １． 开路电压 在某特定的温度和辐射度下，光伏发电器在无负载（即开路）状态下的端电压。 在某特定的温度和辐射度下，光伏发电器在无负载（即开路）状态下的端电压。 与 光强、温度有关。 与光强、温度有关。 ２． 短路电流 某特定温度和辐射度条件下，光伏发电器在短路状态下的输出电流； 在某特定 温度和辐射度条件下，光伏发电器在短路状态下的输出电流；与电池 面积、光强、温 度有关。 面积、光强、温度有关。 ３． 最大功率点 在太阳电池的伏安特性曲线上对应最大功率的点，又称最佳工作点。 在太阳电 池的伏安特性曲线上对应最大功率的点，又称最佳工作点。 ４． 最佳工作电压 太阳电池伏安特性曲线上最大功率点所对应的电压。通常用Ｖｍ表示 太阳电池伏 安特性曲线上最大功率点所对应的电压。通常用 表示 ５． 最佳工作电流 太阳电池伏安特性曲线上最大功率点所对应的电流。通常用Ｉｍ表示 太阳电池伏 安特性曲线上最大功率点所对应的电流。通常用 表示 测试电池性能参数 ６． ７． ８． ９． 部辐射功率的百分比。 其中Ｖｍ和Ｉｍ分别为最大 部辐射功率的百分比。 η＝ Ｖｍ Ｉｍ ／ Ａｔ Ｐｉｎ其中 其中 和 分别为最大 输出功率点的电压和电流， 为太阳电池的总 面积 为太阳电池的总面积， 输出功率点的电压和电流，Ａｔ为太阳电池的总面积，Ｐｉ ｎ为单位面积 为单位面积 太阳入射光的功率。 太阳入射光的功率。 填充因子：太阳 电池的最大功率与开路电压和短路电流乘积之比，通 填充因子 太阳电池的最大功率 与开路电压和短路电流乘积之比， 常用ＦＦ表示 表示： 常用 表示： ＦＦ ＝ ＩｍＶｍ／ Ｉｓ ｃＶｏｃ ＩｓｃＶｏｃ是太阳电池的极限输出 是太阳电池的极限输出 功率， 是太阳电池的最 大输出功率， 功率，ＩｍＶｍ是太阳电池的最大输出功率，填充因子是表征太阳电池 是 太阳电池的最大输出功率 性能优劣的一个重要参数。 性能优劣的一个重要参数。 电 流温度系数：在规定的试验条件下， 电流温度系数：在规定的试验条件下，被测太阳 电池温度每变化 １ｏＣ ，太阳电池短路电流的变化值，通常用 表示。对于一般晶体硅 太阳电池短路电流的变化值，通常用α表示 表示。 电池 α＝ ＋ ０．１％／ｏＣ。 。 电压 温度系数：在规定的试验条件下， 电压温度系数 在规定的试验条件下，被测太阳电池 温度每变化 １ｏＣ ，太阳电池开路电压的变化值，通常用β表示。对于一般晶体硅 太 阳电池开路电压的变化值，通常用 表示。 表示 电池 β ＝ － ０．３８％／ｏＣ。 。 转换效率 ：受光照太阳电池的最大功率与入射到该太阳电池上的全 测试电池性能参数 １０． 串联电阻 Ｒｓ＝ｒｍｆ＋ｒｃ１＋ｒｔ＋ｒｂ＋ｒｃ２＋ｒｍｂ 测试电池性能率， 目前商业化的太阳电池之实际效率，与其 理论极 限还有一段差距， 限还有一段差距，例如单晶硅太阳电池的理论值可以 达到 ２７％左右，但实际的商业量产仅为 左右， 达到 左右 但实际的商业量产仅为１０％￣２０％ 之 之 造成这中间差异何在呢？ 间。造成这中间差异何在呢？ 造成转换效率损失原 因： 造成转换效率损失原因： 影响太阳电池效率的主要因素为半导体材料之选择， 影响太阳电池效率的主要因素为半导体材料之选择， 由于每种材料之能阶隙的大小 与其所吸收的光谱各有 不同，所以每种材料有其一定的理论能量转换效率。 不同， 所以每种材料有其一定的理论能量转换效率。 这个原因是因为材料的光谱接受度与太 阳光线的光谱 之不相契合之故，也就是说太阳电池依其材料之不同， 之不相契合之 故，也就是说太阳电池依其材料之不同， 只能吸收一定范围内的光谱能量。 只能吸 收一定范围内的光谱能量。 影响太阳电池片效率的因素 １． ２． ３． ４． ５． 反射损失：由于部分的太阳光源会自材料的表面反射掉， 反射损失：由于部分 的太阳光源会自材料的表面反射掉，因而转换 效率会损失，因此寻求降低光线反射的 方法，将有助于提升效率。 效率会损失，因此寻求降低光线反射的方法，将有助于提 升效率。 表面再复合损失：由光产生的电子－空穴对 空穴对， 表面再复合损失：由 光产生的电子 空穴对，可能会在表面产生再 复合现象（也就是电子又填回空穴的位 置），因此产生的电流变小了。 ），因此产生的电流变小了 复合现象（也就是电子 又填回空穴的位置），因此产生的电流变小了。 这样的损失就称为表面再复合损失。 这样的损失就称为表面再复合损失。 内部再复合损失：如果由光产生的电子， 内部 再复合损失：如果由光产生的电子，由于太阳电池材料内部的 缺陷而发生产生再复合 损失就称为内部再复合损失。 缺陷而发生产生再复合损失就称为内部再复合损失。 串联电阻损失：太阳电池内部或电路的电阻， 串联电阻损失：太阳电池内部或电路的 电阻，会使得通过的电流产 生的焦耳热之串联电阻损失。 生的焦耳热之串联电阻损 失。 电压因子损失：因光线而产生的载子， 电压因子损失：因光线而产生的载子， 在ＰＮ结面受到空乏区内部电 结面受到空乏区内部电 场的影响而移动，因而产生电荷 的分极化衍生一个新的电场。 场的影响而移动，因而产生电荷的分极化衍生一个新的 电场。因此影 响到因掺杂物扩散所产生的内部电位之大小。 响到因掺杂物扩散所产 生的内部电位之大小。这样的损失就称为电压 因子损失。 因子损失 提高转换效率的方法 １． 减少光线自半导体材料表面的反射 减少串联电阻 增加入射光的面积 减少表面 发生再复合的几率 ２． ３． ４．
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并联电阻：指太阳能电池内部的、 并联电阻：指太阳能电池内部的、跨连在电 池两端 的等效电阻 并联电阻小可能由于： 并联电阻小可能由于： 边缘漏电（刻蚀未完全、印刷漏浆） 边缘漏电（刻蚀未完全、印刷漏浆） 体内 杂质和微观缺陷 ＰＮ结局部短路（扩散结过浅、制绒角锥体颗粒过大） 结局部短路（ 结局部短路 扩散结过浅、制绒角锥体颗粒过大） １． ２． ３． 影响性能参数的因素 发光强度（辐射度） 发光强度（辐射度） 温度 光谱分布 １．发光强度 发光强度 Ｉｓｃ与发光强度成正比， Ｉｓｃ与发光强度成正比， 与发光强度成正比 而Ｖｏｃ的变 化与发光强度成 Ｖｏｃ的变化与发光强度成 对数关系 原因：辐射度的改变， 原因：辐 射度的改变， 则进入太阳能电池的光子 数目改变，相应激发的电 数目改变， 子数 目就改变 ２．温度 温度 电池温度升高， 电池温度升高，开路电压减 小，短路电流有轻微的上升 电压的变化与电池温度呈线 性比例关系 ２．温度 温度 电池温度对Ｖｏｃ的影响 的影响 电池温度对 －２．４ｍＶ／℃／ｓｅｒｉｅｓ ｃｅｌｌ ℃ 电池温 度对Ｉｓｃ的影响 电池温度对 的影响 ＋１５￣２０μＡ／ｃｍ２／℃ ℃ 电池温度对Ｐｍａｘ的影响 的 影响 电池温度对 －０．４５％／℃ ℃ ３． 光谱分布 光谱分布：光的能量以 不同的波长和颜色传播的 分布图 在大气层外的太阳光 光 谱分布接近于６０００℃黑体 光谱分布 ３．光谱分布 光谱分布 电池电性能测试Ｉ－Ｖ曲线 电池电性能测试 曲线 ３．光谱分布 光谱分布 太阳电池的能量来源是来自太阳光， 太阳电池的能量来源是来自太阳光，因此 太阳光的强度与光谱就 决定了太阳电池的输出功率。有关太阳关的强度与光谱， 决 定了太阳电池的输出功率。有关太阳关的强度与光谱，可以用 光谱照度来表示，也就 是每单位波长每单位面积的光照功率， 光谱照度来表示，也就是每单位波长每单位面 积的光照功率，单 位为Ｗ／ｍ＾２μｍ．而太阳光的强度则为所有波长之光谱照度的总和， 而太阳光的强度则为所有波长之光谱照度的总和， 位为 而太阳光的强度则为所有波 长之光谱照度的总和 单位Ｗ／ｍ＾２。 单位 。 光谱照度与量测位置及太阳相对于地表的 角度有关， 光谱照度与量测位置及太阳相对于地表的角度有关，这是因 为太阳关在 抵达地面之前，会经过大气层的吸收和散射。 为太阳关在抵达地面之前，会经过大气 层的吸收和散射。位置与 角度的这二项因素，一般是以所谓的空气质量来表示。例如 ， 角度的这二项因素，一般是以所谓的空气质量来表示。例如， ＡＭ１代表着地表上太 阳正射的情况，此状态下的光强度为９２５ 代表着地表上太阳正射的情况，此状态下的 光强度为 代表着地表上太阳正射的情况 Ｗ／ｍ＾２。而ＡＭ１．５则代表在地表上太阳以 则代 表在地表上太阳以４１．３度角入射的情况， 度角入射的情况， 。 则代表在地表上太阳 以 度角入射的情况 此状态下的光强度为８４４ Ｗ／ｍ＾２。一般 此状态下的光强度为 。一 般ＡＭ１．５ 被用来代表地表 上太阳的平均照度 光普照度 ＡＭ＝１／ｓｉｎ＠ ＝０ ＠＝９０？ 太阳 宇宙真空环境 大 气 环 境 ＠≈４１．３？ ＡＭ＝１／ｓｉｎ＠＝１ ．５ 高层大气 层 层 Ｔｒａｓｈ档判断标准 档判断标准 反向电流Ｉｒｅｖ＞５．６Ａ； 反向电流 ； 测试光强Ｅ范围在 测试光强 范围在９５０￣１０ ５０ 范围在 测试温度Ｔ在 测试温度 在２３￣２７℃ ℃ 串阻Ｒｓ＞ 串阻 ＞０ 填充因子６８＜Ｆ Ｆ＜８０ 填充因子 影响太阳电池片效率的因素