CN103477208B - 光伏电池的量化串联电阻成像 - Google Patents

Abstract

公开了基于发光的方法，以确定光伏电池两端的串联电阻的量化值，优选地不与电池电接触。通过将电池暴露给使用被选择用于从电池生成发光的激发光的均匀或图案化照明来生成发光信号，优选地使用被选择用于衰减激发光并传输发光的一个或多个滤波器来产生照明图案。

Description

光伏电池的量化串联电阻成像

技术领域

本发明涉及光伏电池的特性化，特别地，涉及用于量化地确定光伏电池两端的串联电阻的空间变化的方法。然而，将理解到，本发明不限于该特定的使用领域。

相关申请

本申请要求澳大利亚临时专利申请第2011901442号的优先权，其内容结合于此作为参考。

背景技术

在整个说明书中对现有技术的任何讨论都不应认为是承认这种现有技术是众所周知的或者形成本领域的公知常识的一部分。

光伏（PV）电池的生产通常以诸如p型（例如，硼掺杂）多晶硅（MC）或单晶硅的半导体材料的裸晶圆开始。在典型的生产过程中，例如通过磷扩散、之后是通过丝网印刷或电镀工艺形成金属网格在晶圆的正面上形成n型发射极层。金属网格通常包括连接至一个或多个母线的多个指状物。晶圆的剩余p型部分（“基极”）也通过整个背面的金属化而被接触，从而提供其他电池端子。各种其他金属化图案也是已知的，例如，一些电池设计在正面和背面上都有金属网格，而其他的仅在背面上具有金属触点，或者在背面上具有点触点而不是整个区域金属化。在操作中，上面的带隙光子在硅中产生电子-空穴对，其中一些电子-空穴对被在n和p型硅层中产生多数载流子电流的p-n结收集。该电流沿发射极层横向流到金属指状物，因此沿着指状物和母线以作为来自电池端子的电流被提取。相同电流流经底部硅层和相关金属触点。

品质好的PV电池的区域经由低串联电阻横向并联连接。PV电池故障或不合要求的低效率的一个常见模式是该区域变得彼此电绝缘或不良连接，干扰了载流子流动。例如，金属指状物可以在制造期间破损，或者形成有小的不连续点，特别是在具有非常薄的指状物以使露出的硅表面面积最大化的设计的丝网印刷期间。不能有效地收集在破损的指状物附近生成的电流，导致电池效率降低。可中断电流流动并因此增大局部串联电阻的其他故障模式包括金属指状物或背面触点与相应的硅表面之间的高接触电阻以及硅中的裂缝。

尽管这种故障对PV电池的显著废品率负责的事实，但是它们通常不能通过以足够的速度检查每个电池或者至少是大部分电池、关闭当前可以以每小时高达1800或甚至3600晶圆运行的生产线的现有检验技术（例如，机器视觉光学检测）来识别。虽然机器视觉通常可以检测破损的指状物，但是其不能识别具有高接触电阻的区域。常规由PV电池制造商对成品电池执行的电流-电压（IV）测试可以确定全局串联电阻，并因此识别缺陷电池，但是对于高串联电阻（即，缺陷）区域的位置或原因没有给出任何信息。

已经提出了基于发光成像的若干检测技术，用于用由光激发、电激发、或其组合（例如，具有同步电流注入或提取的光激发）生成的发光，来识别硅PV电池的不良连接或电绝缘区域。一般地，“电激发”可以包括在电池端两端施加电压或负载，或者向电池端注入电流或者从其提取电流。为了本说明书的目的，我们将通过施加电压生成的发光图像称为电致发光（EL）图像，并且将通过单独应用光激发生成的发光图像称为光致发光（PL）图像。例如，在已公布的PCT专利申请第WO07/128060A1、WO09/129575A1和WO11/023312A1、已公布的美国申请第US2011/0012636A1，J.Haunschildetal.Phys.StatusSolidiRRL3(7-8),227-229(2009)以及O.Breitensteinetal.Phys.StatusSolidiRRL4(1),7-9(2010)中，可以找到这些“串联电阻成像”技术的描述。这些技术的共同因素是获取并比较在不同激发条件下生成的两个或多个发光图像，通常会在样本电池中产生不同的电流流动。理想地，串联电阻成像测量应当占用小于一秒，以保持当前的硅PV电池线的生产量每小时不少于～3,600晶圆。

US2011/0012636A1中记载的方法（以下，“′636方法”）是“非接触的”的原因在于，仅应用光激发，而不需要与样本电池电接触。这在测量时间和降低电池破坏的风险方面这是有利的，然而，该技术是纯定性的：生成了电池的电压差图像，其揭示了具有相对高和低串联电阻的区域，但是对于如何量化样本电池两端的串联电阻并没有给出指导。另一方面，在WO2009/129575A1中记载的方法提供了样本电池两端的串联电阻的量化值，但是对于至少一些成像测量需要电接触。此外，这些方法相对慢，需要获取以及处理若干图像；因为涉及了数据的内插或外推，因此，用更多的图像获得了更高的精确度。

发明内容

本发明的目标在于克服或改善现有技术的至少一个缺点，或者提供有用的替代方案。本发明的优选形式的目标在于，提供用于量化光伏电池两端的串联电阻的空间变化的快速方法。本发明的另一优选形式的目标在于提供一种量化地测量光伏电池两端的串联电阻的空间变化的非接触方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于计算对光伏电池进行串联电阻成像测量中由电流提取引起的端电压减小ΔV_t的非接触方法，光伏电池在正面上具有一个或多个母线，所述方法包括以下步骤：

（i）将所述电池暴露给具有适于从所述电池生成发光的激发光的照明图案，使得所述正面的第一部分接收远远小于所述正面的第二部分的照明强度，所述第一部分和所述第二部分在母线的相对侧上；

（ii）测量所述正面的、位于所述第一部分内的第一选择区域中的第一发光信号L_dark,x；

（iii）测量所述正面的、位于所述第二部分内的第二选择区域的第二发光信号L_x；

（iv）将所述电池暴露给使用所述激发光的均匀照明，并且测量所述正面的第三选择区域中的第三发光信号L_oc；以及

（v）使用以下式子计算ΔV_t：

${\mathrm{\ΔV}}_t=\frac{\mathrm{kT}}{2e}\ln \left(\frac{L_{\mathrm{oc}}^2}{L_x*L_{\mathrm{dark},x}}\right).$

在某些实施例中，优选地，第一、第二、和第三选择区域的面积都相等。在其他实施例中，第一、第二、和第三选择区域的面积不都相等，并且第一、第二、和第三发光信号是面积平均的。在某些实施例中，第三选择区域对应于第一选择区域或第二选择区域。在其他实施例中，第三选择区域对应于第一和第二选择区域的组合。在其他实施例中，第三选择区域对应于整个电池区域。

优选地，使用被选择用于衰减激发光并传输发光的一个或多个滤波器来产生照明图案。优选地，应用于第一部分的照明强度为零。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于计算对光伏电池进行串联电阻成像测量中由电流提取引起的端电压减小ΔV_t的非接触方法，光伏电池在正面上具有一个或多个母线，所述方法包括以下步骤：

（i）将所述电池暴露给具有适于从所述电池生成发光的激发光的第一照明图案，使得所述正面的第一部分接收远远小于所述正面的第二部分的照明强度，所述第一和第二部分在母线的相对侧上，并且测量所述正面的、位于所述第一部分内的第一选择区域的第一发光信号L_dark,x；

（ii）将所述电池暴露给与所述第一照明图案互补的第二照明图案，使得所述第一部分接收远远大于所述第二部分的照明强度，并且测量所述正面的、位于所述第二部分内的第二选择区域的第二发光信号L_x；

（iii）将所述电池暴露给具有所述激发光的大致均匀照明，并且测量所述正面的第三选择区域的第三发光信号L_oc；

（iv）使用以下式子计算　V_t：

$\mathrm{\Δ}{V}_t=\frac{\mathrm{kT}}{2e}\ln \left(\frac{L_{\mathrm{oc}}^2}{L_x*L_{\mathrm{dark},x}}\right).$

在优选实施例中，第一、第二、和第三选择区域的面积都相等。更优选地，第一、第二、和第三选择区域是相同区域。在其他实施例中，第一、第二、和第三选择区域的面积不都相等，并且第一、第二、和第三发光信号是面积平均的。在某些实施例中，第三选择区域对应于整个电池区域。

优选地，使用被选择用于衰减激发光并传输发光的一个或多个滤波器来产生第一和第二照明图案。优选地，向步骤（i）中的第一部分以及步骤（ii）中的第二部分应用零照明强度。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于计算对光伏电池进行串联电阻成像测量中在局部串联电阻上提取的局部电流密度J_Rs,i的方法，光伏电池在正面上具有一个或多个母线，所述方法包括以下步骤：

（i）在用适于从所述电池生成发光的激发光进行大致均匀照明的情况下，获取所述电池的第一发光图像；

（ii）获取电流提取情况下所述电池的第二发光图像；

（iii）测量或估计所述电池的短路电流密度J_sc；

（iv）使用以下式子计算J_Rs,i，

$J_{\mathrm{Rs},i}=\frac{(L_{A,i}-L_{B,i})}{L_{A,i}}{J}_{\mathrm{sc}}$

其中，L_A,i和L_B,i是所述第一和第二发光图像中的局部发光强度。

优选地，通过组合在所述电池被暴露给具有适于从所述电池生成发光的激发光的图案化照明时获取的两个或多个发光图像，来模拟所述第二发光图像。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于量化地测量光伏电池两端的串联电阻变化的方法，所述方法包括以下步骤：

（i）使用通过光激发、电激发或者其组合从所述电池生成的两个或多个发光图像的组合，获取所述光伏电池的定性串联电阻图像，所述电激发包括在所述电池的接触端两端施加电压或负载，或者向所述电池的接触端注入电流或者从所述接触端提取电流；

（ii）测量、估计或者计算由电流提取引起的所述电池的端电压减小值ΔV_t；

（iii）测量或估计所述电池的短路电流密度的值J_sc；

（iv）将所述ΔV_t和J_sc值与所述定性串联电阻图像组合，以计算所述电池两端的绝对串联电阻值。

优选地，从在获取定性串联电阻图像期间进行的发光测量来计算ΔV_t值。更优选地，通过根据本发明的第一或第二方面的方法来计算ΔV_t值。在优选实施例中，在不与电池电接触的情况下获取定性串联电阻图像。

在某些实施例中，使用以下式子，使用值J_sc计算在局部串联电阻上提取的局部电流密度的局部值J_Rs,i：

$J_{\mathrm{Rs},i}=\frac{(L_{A,i}-L_{B,i})}{L_{A,i}}{J}_{\mathrm{sc}}$

其中，L_A,i是用大致均匀光激发从电池生成的发光图像中的局部发光强度，L_B,i是用大致均匀光激发和电流提取的组合从电池生成的发光图像中的局部发光强度。在其他实施例中，使用以下式子，使用值J_sc计算在局部串联电阻上提取的局部电流密度的局部值J_Rs,i：

$J_{\mathrm{Rs},i}=\frac{(L_{A,i}-L_{B,i})}{L_{A,i}}{J}_{\mathrm{sc}}$

其中，L_A,i是用大致均匀光激发从电池生成的发光图像中的局部发光强度，L_B,i是使用一个或多个光激发图案从电池生成的一个或多个发光图像的局部发光强度。

在优选实施例中，使用以下式子计算光伏电池的串联电阻的局部值R_s,i：

$R_{s,i}=\frac{\mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{Rs},i}}{J_{\mathrm{Rs},i}}$

其中，使用以下式子计算ΔV_Rs,i：

ΔV_Rs,i=ΔV_t-ΔV_d,i

其中，从定性串联电阻图像获得ΔV_d,i值。

根据本发明的第五方面，提供了一种用于测量光伏电池两端的串联电阻变化的非接触方法，光伏电池在正面上具有一个或多个母线，所述方法包括以下步骤：

（i）将所述电池暴露给具有适于从所述电池生成发光的激发光的第一图案化照明，使得所述正面的第一部分接收远远小于所述正面的第二部分的照明强度，所述第一和第二部分在所述母线的相对侧上，其中，用被选择用于衰减所述激发光并传输所述发光的一个或多个滤波器来产生所述第一图案化照明；

（ii）获取通过所述第一图案化照明从所述电池生成的第一发光图像；

（iii）将所述电池暴露给用所述激发光的均匀照明；

（iv）获取通过所述均匀照明从所述电池生成的第二发光图像；以及

（v）处理所述第一和第二图像，以确定所述电池两端的串联电阻的变化。

优选地，所述第一和第二图像被进一步处理以确定所述电池两端的串联电阻的绝对值。

在某些实施例中，该方法进一步包括以下步骤：

（vi）将所述电池暴露给具有所述激发光的第二图案化照明，所述第二图案化照明与所述第一图案化照明互补，并且用被选择用于衰减所述激发光并传输所述发光的一个或多个滤波器产生；

（vii）获取通过所述第二图案化照明从所述电池生成的第三发光图像；以及

（viii）处理所述第一、第二和第三图像，以确定所述电池两端的串联电阻的变化。

优选地，所述第一、第二、和第三图像被进一步处理以确定所述电池两端的串联电阻的绝对值。

优选地，滤波器被选择用于基本上阻挡所有激发光。

根据本发明的第六方面，提供了一种用于识别光伏电池前体中的导电缺陷的非接触方法，所述光伏电池前体在正面上具有选择性发射极结构，所述方法包括以下步骤：

（i）将所述前体暴露给具有适于从所述前体生成发光的激发光的第一图案化照明，使得所述正面的第一部分接收远远小于所述正面的第二部分的照明强度，所述第一和第二部分位于沉积有母线的所述选择性发射极结构的一部分的相对侧上，其中，用被选择用于衰减所述激发光并传输所述发光的一个或多个滤波器来产生所述第一图案化照明；

（ii）获取通过所述第一图案化照明从所述前体生成的第一发光图像；

（iii）将所述前体暴露给具有所述激发光的均匀照明；

（iv）获取通过所述均匀照明从所述前体生成的第二发光图像；

（v）处理所述第一和第二图像，以识别所述前体的导电缺陷。

优选地，该方法进一步包括以下步骤：

（vi）将所述前体暴露给具有述激发光的第二图案化照明，所述第二图案化照明与所述第一图案化照明互补，并用被选择用于衰减所述激发光并传输所述发光的一个或多个滤波器产生；

（vii）获取通过所述第二图案化照明从所述前体生成的第三发光图像；以及

（viii）处理所述第一、第二和第三图像，以识别所述前体中的导电缺陷。

优选地，滤波器被选择用于基本上阻挡所有激发光。

根据本发明的第七方面，提供了一种系统，用于实施根据本发明的第一至第六方面中的任一个的方法。

根据本发明的第八方面，提供了一种制成品，包括具有计算机可读程序代码的计算机可用介质，计算机可读程序代码被配置为实施根据本发明的第一至第六方面中的任一方面的方法，或者运行根据本发明第七方面的系统。

附图说明

对于本发明涉及的领域的普通技术人员来说，从结合附图对示例性实施例的后续描述中，本发明的益处和优点将变得显而易见，在附图中：

图1（a）和1（b）示出了典型光伏电池的概略的平面图和侧视图；

图2示出了对典型光伏电池的给定区域的串联电阻的各种贡献；

图3（a）和3（b）示出了可以用于经由非接触发光成像生成光伏电池的串联电阻图像的空间非均匀照明图案；

图4（a）和4（b）示出了使用长通滤波器产生非均匀照明图案，同时允许从照明部分和非照明部分测量发光；

图5示出了在用不透明快门产生非均匀照明图案时对来自光伏电池的非照明部分的发光测量；

图6示出了典型硅光伏电池的亮和暗IV曲线；

图7（a）、7（b）、和7（c）示出了根据本发明实施例的对用于经由非接触发光成像确定光伏电池的量化串联电阻数据有用的发光信号的获取；

图8示出了根据本发明另一实施例的对用于经由非接触发光成像确定光伏电池的量化串联电阻数据有用的发光信号的获取；

图9示出了根据本发明实施例获取的光伏电池的量化串联电阻图像；以及

图10示出了具有图案化发射极结构的硅晶圆的平面图。

具体实施方式

现在将参照附图仅通过示例的方式描述本发明的优选实施例。

图1（a）和图1（b）示出了典型PV电池2的概略的平面图和侧视图，其包括在正面具有内扩散的n型发射极层6、金属指状物8和母线10、以及覆盖背面的金属接触层12的p型硅晶圆4。如图2所示，并且回顾，光生成的电流经由发射极层输送到金属指状物并因此沿指状物和母线传输到电池端子，主要通过给定电池区14和相邻指状物之间的发射极电阻16、发射极层和指状物之间的接触电阻18、沿指状物到母线的电阻20、以及背面金属接触层（图2中未示出）的接触电阻的贡献总和，来给出该给定电池区14的串联电阻。指状物和电池端子（运行的）之间的或者指状物和最近的触针24（在串联电阻测量中）之间的母线的电阻22也有贡献，但是该贡献通常将会很小。类似的因素贡献了具有其他金属化图案的PV电池的串联电阻，诸如在两面都有金属网格的那些以及全后接触电池。

已公开的PCT申请第WO2007/128060A1号描述了一种用于基于用不同激发条件生成的两个发光图像的比较来识别PV电池的高串联电阻区的定性方法，该比较使得能够将由串联电阻效应引起的空间发光强度变化与由载流子寿命变化引起的那些相区分。在这些图像中，例如，可以通过施加电压（电致发光）、或者应用光激发（光致发光）、或者通过应用具有从电池端子的同步电流提取或到电池端子的电流注入的光激发来产生发光；在这些中，除了光致发光图像以外，都需要与电池电接触，并且生成流过电池两端的显著横向电流。如果可以确信地将空间强度变化归置于串联电阻问题而不是载流子寿命变化，则对于识别高串联电阻区来说，单个发光图像就足够。例如，使用有同步电流提取的光激发所生成的发光图像中延金属指状物的线性更高强度区高度暗示了该指状物的断裂。

′636方法是对该一般的图像比较方法的非接触变化，其中，通过以空间非均匀方式照明电池表面，以使得横向电流在PV电池中流动。参照图3（a），PV电池2的位于母线10之间的部分被不透明快门或遮罩26覆盖，使得只有电池的外部28被照明，并且测量来自照明部分的发光以产生第一发光图像。如图3（b）所示，互补的照明图案应用了两个不透明快门或遮罩26，并且测量来自照明的内部电池部分30的发光以产生第二发光图像。然后将这两个图像组合以产生整个电池的发光图像，其模拟了使用有从电池端子的同步电流提取的光激发而产生的发光图像。然后使用通过对电池应用均匀光激发而产生的发光图像（“开路”光致发光图像）来除以（divided）该合成图像，经由强度比的逐像素计算从而产生作为串联电阻变化的定性指标的电压差图像。将模拟的电流提取图像除以开路光致发光图像的步骤本质上是标准化步骤，其用于去除载流子寿命相关的强度变化，并且如果可以确信地将空间强度变化归置于串联电阻问题，则其可以省略。所谓的非照明部分中的实际照明强度无需为零，其仅仅需要足够低于照明部分中的照明强度（例如，至少10倍以下），使得所产生的载流子密度的空间变化在样本电池中产生显著横向电流流动。有了这个前提，在该说明书中我们将继续使用术语“非照明部分”和“照明部分”。

现在转向量化考虑，串联电阻（R_S）一般在PV电池的整个区域有显著变化，并且对于局部串联电阻（即，位置i的串联电阻，R_S,i）的准确测定，通常需要知道在位置i处电池两端的局部电流密度J_i。在照明的PV电池中，如下给出J_i：J_i=J_light-J_d,i(V_i)，其中，J_light是光产生的电流（全局量），其在照明强度上是良好的线性近似，并且J_d,i(V_i)是位置i的局部二极管暗电流密度。J_d,i(V_i)取决于位置i的局部二极管电压(V_i)和以一般未知方式在电池的整个电池区域变化的一些其他参数，包括局部二极管饱和电流和局部二极管理想因子。

如在WO2009/129575A1所说明的，用于测量R_S,i的若干现有技术方法的根本问题在于，使用全局估计来用于未知的局部二极管性质，因为局部二极管性质一般在整个PV电池显著变化，因此这导致了不准确。WO2009/129575A1描述了一种避免该问题的量化方法，其基于对使用有或没有从电池的电流提取的光激发生成的两个或多个发光图像、以及可选的电致发光图像的获取。基本思想是逐个像素地找到产生相同的局部发光信号的样本PV电池的两个不同运行条件A和B（具有不同的端电压和/或不同照明强度），然后使用该信息来计算局部R_S值。然而，虽然该方法产生了量化结果，但是对于至少一些成像测量需要电接触，此外，因为其需要获取并处理若干图像，其相对慢。

根据以下式子，发光图像的给定像素i的发光强度L_i呈指数级依赖于对应电池区中的局部二极管电压V_d,i，

$L_i=C_i\exp \left(\frac{e{V}_{d,i}}{\mathrm{kT}}\right)---\left(1\right)$

其中，e是电子电荷，k是玻尔兹曼常数，T是温度并且C_i是局部校准常数。可以从通过获得具有不同激发条件的两个图像的分析来消除局部校准常数。在与串联电阻测量特别相关的示例中，两个发光图像（一个用均匀光激发生成（开路光致发光图像），另一个是用具有同步电流提取的光激发生成的或者通过上述′636方法模拟的电流提取图像）的逐像素比，经由以下式子，提供了由于像素i的电流提取导致的二极管电压的局部减小的测量：

$\mathrm{\Δ}{V}_{d,i}=V_{d,A,i}-V_{d,B,i}=\frac{\mathrm{kT}}{e}\ln \left(\frac{L_{A,i}}{L_{B,i}}\right)---\left(2\right)$

其中，下标A是指开路光致发光图像，下标B是指实际的或模拟的电流提取图像。除了该二极管电压降ΔV_d,i之外，电流提取还在二极管和端子之间（即，串联电阻）引起了电压降，ΔV_Rs,i。因此，二极管的电压降随着串联电阻强烈变化，并且其是关于局部串联电阻的信息的主要来源，即，样本两端的串联电阻的变化。现在的任务是从该信息提取量化串联电阻数据。具体地，我们将展示′636方法如何在被量化的同时还避免与样本电池接触、有利于最大限度地减少电池破损、并且不需要额外的成像步骤、有利于测量速度。

局部串联电阻确定该串联电阻的局部电压降ΔV_Rs,i，从而通过如下的式子表示电流提取下电池端子之间的电压V_t,B：

ΔV_Rs,i=V_d,B,i-V_t,B（3）

用V_oc表示开路电压，我们将由电流提取引起的端电压的减小ΔV_t定义为：

ΔV_t=V_oc-V_t,B（4）

我们假设V_oc等同于开路光致发光图像的所有区域中的二极管电压V_d,A,i，因此，可以将式子（2）至（4）组合来得到：

ΔV_Rs,i=ΔV_t-ΔV_d,i（5）

根据式子（2）从发光强度比获得每个像素的电压差ΔV_d,i，但仍需确定ΔV_t。在一些实施例中，通过在两个发光图像测量（即，有和没有电流提取的光激发）期间与端接触来直接测量ΔV_t；由于这仅仅是电压测量，因此，相比于电致发光或电流-电压（IV）测量、或者需要电源、源测量单元、或电负载并且通常要求详述接触方案以确保均匀电流注入或提取的具有同步电流注入或提取的光致发光测量，接触的要求不那么严格。在其他实施例中，当样本电池以何种方式正被接触时，可以在IV测试期间获取有同步电流注入或提取的光致发光测量。

然而，优选地，没有电接触，在该情况下，我们需要计算ΔV_t或使用经验值。在一种经验方法中，我们注意到ΔV_t的相同值很可能会应用于类似电池，例如，来自给定生产线的电池。因此，直接对一个电池测量的ΔV_t值或者从选择的电池测量的平均值，可以应用于来自生产线的所有电池。在另一经验方法中，可以通过将得到的平均串联电阻和全局串联电阻匹配来获得代表性ΔV_t值，例如从分析暗IV曲线、亮IV曲线、太阳光-Voc曲线、或者其任意组合来确定全局串联电阻；实际上，将ΔV_t用作可调节参数，其变化以得到全局串联电阻和定性空间解析数据之间的最佳拟合。

一旦已经确定了ΔV_t值，则允许通过式子（5）获得ΔV_Rs,i，通过如下给出局部串联电阻R_s,i：

$R_{s,i}=\frac{\mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{Rs},i}}{J_{\mathrm{Rs},i}}---\left(6\right)$

其中，J_Rs,i（从局部串联电阻提取的局部电流密度）也是需要计算的。

我们现在将描述用于计算或估计ΔV_t和J_Rs,i的方法，以使得能够通过式子（6）计算量R_s,i。

首先转向J_Rs,i，在一个示例性方法中，我们以用于二极管暗电流密度J_d,i(V_d,i)的理想二极管式子开始：

$J_{d,i}\left(V_{d,i}\right)=J_0\exp \left(\frac{{\mathrm{eV}}_{d,i}}{\mathrm{kT}}\right)---\left(7\right)$

其中，J₀是暗饱和电流密度。计算从串联电阻提取的电流密度J_Rs,i,，作为V_d,i=V_oc（开路）和V_d,i=V_oc-　V_d,i（电流提取）之间的暗电流密度的变化，即，J_Rs,i=J_d,i(V_oc)–J_d,i(V_oc-　V_d,i)。从发光强度比获得ΔV_d,i（式子（2）），但是我们仍然需要J₀和开路电压V_oc。在一个示例中，我们选择硅电池的典型值，V_oc=620mV和J₀=1.541e-12A/cm²，对于该开路电压，其等同于短路电流密度J_sc=35mA/cm²。

在计算J_Rs,i的第二种示例性方法中，我们假设开路光致发光图像和实际的或模拟的用电流提取获取的光致发光图像之间的发光信号的减小与所提取的电流成比例，即，

$J_{\mathrm{Rs},i}=\frac{(L_{A,i}-L_{B,i})}{L_{A,i}}{J}_{\mathrm{sc}}---\left(8\right)$

在该式子中，如在式子（2）中，下标A和B分别是指开路光致发光图像和用电流提取获取的光致发光图像。例如，如果图像B的像素i中的发光信号仅是来自图像A的对应像素的信号的10%，则已经从对应的电池区域提取了90%的短路电路密度。该假设是基于以下的事实：发光信号以均一的理想因子与暗电流密度成比例；式子（8）表明，需要知道或估计的唯一量是短路电流密度J_sc，在该分析中，假设其在整个电池中是均匀的，即，与位置i无关。

事实证明，这两个示例性方法是等同的。这可以如下证明：从第一示例性方法的式子J_Rs,i=J_d,i(V_oc)–J_d,i(V_oc-　V_d,i)开始，并且使用式子（7）和（2）将其变化，以得到第二示例性方法的式子（8）：

J_Rs,i=J_d,i(V_oc)-J_d,i(V_oc-ΔV_d,i)

$=J_{\mathrm{SC}}-J_0\exp \left(\frac{e}{\mathrm{kT}}\right[V_{\mathrm{oc}}-\mathrm{\Δ}{V}_{d,i}\left]\right)$

$=J_{\mathrm{SC}}-\frac{J_0\exp \left(\frac{e}{\mathrm{kT}}{V}_{\mathrm{oc}}\right)}{\exp \left(\frac{e}{\mathrm{kT}}\mathrm{\Δ}{V}_{d,i}\right)}$

$=J_{\mathrm{SC}}-\frac{J_{\mathrm{SC}}}{\frac{L_{A,i}}{L_{B,i}}}$

$=J_{\mathrm{SC}}\left(\frac{L_{A,i}-L_{B,i}}{L_{A,i}}\right)$

对于在第一示例性方法中选择V_oc值的需求源自获得J₀以能够计算二极管暗电流密度的需求。然而，从对于特定J_sc的理想二极管式子获得J₀值；V_oc的选择因此是无关紧要的，这是因为，对于任意选择的V_oc值，在相同的提取电流的情况下，越高的V_oc将会产生越低的J₀。总之，一旦获取了发光图像A和B，就可以使用短路电流密度J_sc的全局值通过式子（8）来计算样本电池两端的J_Rs,i值。对于硅电池，典型值是J_sc=35mA/cm²。在其他实施例中，在IV测试期间直接测量J_sc，或者使用经验值，诸如生产中大量类似电池的平均值。

现在转到由电流提取引起的端电压的减小ΔV_t，在优选实施例中，从用图案化照明获取的一系列发光测量值以非接触方式获得该量。优选地，在用于获得定性串联电阻数据的一系列发光成像测量值期间进行这些测量，诸如在′636方法中，从而使得在能够量化数据的同时避免与电池的电接触并且不需要额外的暴露或图像。我们优选的方法需要来自选择的非照明（或者照明强度显著少）部分的发光测量值；这是通过使用被选择用于阻挡激发光并发射发光的一个或多个滤波器（诸如长通滤波器或带通滤波器）生成照明图案来促成的。如图4（a）和4（b）所示，长通滤波器32大幅衰减激发光，以在母线10的任一侧产生电池2的非照明部分34和照明部分36，但大幅传输由来自照明部分的载流子的横向电流流动和注入产生的发光。如在已公布的PCT专利申请第WO2010/130013A1中描述的，可以经由发射极层将在照明部分中产生的电荷载流子容易地输送到非照明部分，在非照明部分，电荷载流子可以辐射性再组合，以从没有受到照明（或显著少）的另一部分产生发光信号。将可以理解，如同在′636方法的上下文中的图3（a）和3（b）中示出的，图4（a）和4（b）中示出的互补照明图案允许模拟使用用同步电流提取的光激发产生的发光图像，以获取PV电池的定性串联电阻图像，或者从式子（8）计算J_Rs,i值。因此，长通滤波器有助于从非照明部分和照明部分测量发光信号。将会看到，这种信号提供了使得我们能够计算ΔV_t值的额外信息。

如图5所示，如果在相机或者其他检测器38的快门和电池之间具有足够的空间来获得发光39，则当然可以通过不透明快门26从被激发光37遮蔽的电池部分34测量发光。然而，由于照明图案应当与母线10对齐，因此该空间大大收紧了快门和电池之间的对准容限，并且将需要高准直光源来保持阴影部分的锐边界。此外，由于许多电池设计在背面上具有金属接触层，因此通常不能在电池的相对侧上定位激发源和检测器（本来可用于从阴影部分测量发光的配置）。

图6示出了典型硅PV电池的亮IV曲线40和暗IV曲线42（即，电流是分别是1太阳光照情况下和没有照明时的端电压的函数）以及隐含的亮IV曲线44（电流是1太阳光照情况下的二极管电压的函数）和隐含的暗IV曲线46（电流是没有照明的二极管电压的函数）。暗IV曲线被实验性地测量出，并且用于在串联电阻独立于照明条件（即，操作点）的假设下模拟其他三个曲线。点垂直线表示与我们的分析相关的各电压。从左到右，有：

（i）V_d,dark：从照明电池部分到非照明部分的电流注入（载流子传输）情况下的二极管电压；

（ii）V_t：电流提取情况下的端电压，其对于照明电池部分和非照明电池部分相同；

（iii）V_d,light：从照明部分到非照明电池部分提取电流（载流子传输）的情况下的二极管电压；

（iv）V_oc：开路电压（即，没有电流提取的端电压）。

假设串联电阻独立于照明条件，则由于从照明部分提取的电流将等于流到非照明部分中的电流，使得非照明部分中的串联电阻的电压降(V_t-V_d,dark)等于照明部分中的串联电阻的电压降(V_d,light-V_t)。在该假设下，端电压与照明部分和非照明部分的发光信号（表示为电压，见式子（1））的平均值相关：

$V_t=\frac{V_{d,\mathrm{light}}+V_{d,\mathrm{dark}}}{2}---\left(9\right)$

虽然将发光信号转换成电压或将电压转换成发光信号需要知道校准常数C（见式子（1）），但是我们只需要上面在式子（4）中定义的电压差ΔV_t。

现在转向图7（a）、7（b）、和7（c），在本发明的一个实施例中，通过使用长通滤波器32将PV电池2暴露给互补照明图案以限定出照明部分36和非照明部分34（图7（a）和7（b））以及均匀照明（图7（c）），扩展了已知的定性串联电阻成像方法，并且选择我们如下为其定义面积平均发光信号的电池区域48：L_oc是在如图7（c）所示的开路光致发光图像（即，整个电池的均匀照明）中来自该区域的平均或总信号；L_x是在图7（a）所示的照明条件下来自该区域的平均或总信号；以及L_dark,x是在图7（b）所示的互补照明图案下来自该区域的平均或总信号。对于该特定区域48，可以使用式子（1）、（4）、和（9）来获得：

${\mathrm{\ΔV}}_t=\frac{\mathrm{kT}}{2e}\ln \left(\frac{L_{\mathrm{oc}}^2}{L_x*L_{\mathrm{dark},x}}\right)---\left(10\right)$

从该式子获得的ΔV_t值然后被送入通过式子（5）的串联电阻计算。值得注意的是，应用于照明部分和非照明部分的相应激发强度对于三个暴露中的每个都应该相同。

在图7（a）至7（c）示出的具体示例中，所选择的区域48对于所有三个测量L_oc、L_x、和L_dark,x都相同。虽然这是优选的，但并不是必要的，这是因为，倘若来自每个区域的发光信号是面积平均的，则可以为每个测量选择不同的区域。例如，图7（c）中的所选择的区域可以对应于整个电池区域。倘若在每个成像步骤中照明条件对于所有子区域都相同，则每个区域可以包括若干非连续子区域。优选地，如图7（a）至7（c）所示，所选择的区域靠近母线，以使由不均匀照明引起的电流流动最大化。在其他实施例中，为了更高地精确度，使用来自若干所选择的区域的面积平均发光信号来获得平均或中值ΔV_t值。

在图8示出的可选实施例中，从PV电池2的单个图案化暴露获得L_dark,x和L_x，其中，L_x是来自照明部分36中的所选择的区域50的平均或总发光信号，并且L_dark,x是来自母线的相对侧上的非照明部分34中的对应区域52的平均或总发光信号；类似的分析可以得出ΔV_t的相同式子（10），其中，当电池被均匀地照明时，PL_oc被获得作为来自所选择的电池区域（诸如区域50、52、或整个电池区域）的平均或总发光信号。两个区域50和52在大小上优选地相等，但是倘若各发光信号是面积平均的，则可以不同。与先前的实施例类似，应用于照明部分的激发强度对于每个暴露应当相同。

结果可能是，对于给定的电池设计，有一些区域产生的ΔV_t最准确。通过将从上述分析计算的ΔV_t值与在端子测量的实际值相比较，可以凭经验确定这些区域。

将会理解，在用于通过式子（10）计算ΔV_t（因此通过式子（5）计算ΔV_Rs,i）并通过式子（8）计算J_Rs,i的上述方法中使用的发光测量，可以与产生定性串联电阻图像所需的发光图像的获取同步进行。由于量化过程不需要任何额外的图像或暴露，因此其对于测量速度基本上没有影响。此外，可以以非接触方式量化串联电阻图像。

图9示出了使用′636方法获取的具有三条母线的多晶硅PV电池的串联电阻图像54，其中在′636方法中，使用如上参照图4（a）和4（b）所述的长通滤波器来生成照明图案。具有较高串联电阻的电池部分被清晰地示出为图像中的较亮区域。如上所述使用ΔV_t和J_sc值，该定性串联电阻信息以所示的比例尺56被量化，单位是Ohm.cm²。将会理解，电池两端的绝对串联电阻的横向变化可以以其他形式表示，诸如表格或矩阵形式。

用激发光进行图案化照明的光伏电池的非照明部分中的发光测量（优选地用以上参照图4（a）和4（b）描述的长通滤波器促成的），还能够实现用于获得定性串联电阻图像的可选方法。例如，替代将从照明部分发射的发光图像和来自互补照明图案的激发组合以模拟具有同步电流提取的光致发光图像，可以将从非照明部分发射的发光图像组合以模拟有同步电流注入的电致发光图像。然后可以用标准电致发光图像或开路光致发光图像将该模拟的电流注入图像标准化，以去除载流子寿命相关的强度变化，需要指出的是，如果使用电致发光图像，则过程将不会是非接触的。还可以仅用两次暴露来获得定性串联电阻图像，一个用图案化照明，一个用均匀照明。例如，参照图8，可以对光伏电池2应用图案化照明，并且获取从照明部分36和非照明部分34发射的发光图像，并且获取如图7（c）所示的用均匀照明的开路光致发光图像。然后用开路光致发光图像分别处理第一图像的非照明部分和照明部分，以产生定性串联电阻图像。通过这些可选处理获得的定性串联电阻图像还可以通过上述方法来量化。

现在回到电池的串联电阻独立于照明条件的假设，实际上，非照明电池中的串联电阻（例如，通过电致发光技术或者通过分析暗IV曲线来测量）显著低于照明电池中的串联电阻，例如参见在D.Pyschetal.SolarEnergyMaterials&SolarCells91(2007)1698-1706中讨论的示例。通过将恒定比例因子引入到上述分析，可以解决该差异，以提高量化串联电阻值的精确度。

已经就在正面具有两个母线的PV电池（这是最常见的设计）描述了用于获得定量的空间求解串联电阻数据的方法，但是该方法还可以应用于具有更多或更少母线的电池设计。

如图1所示，虽然大多数市售硅PV电池具有均匀发射极层6，但是某些高效率电池设计具有选择性发射极结构，其仅在金属化线以下有重掺杂区而在其他地方为轻掺杂以减少蓝光吸收。例如，图10示出了具有重掺杂区60图案的前体选择性发射极电池58，其中母线和指状物将会在后续金属化步骤中沉积在该重掺杂区上。由于金属化（例如，通过含银膏的丝网印刷）在PV电池生产中是最昂贵的步骤，因此在金属化以前，有利的是去除在选择性发射极结构中具有导电缺陷（例如由裂痕或缺陷沉积引起的）的晶圆。可以使用上述定性的或定量的非接触串联电阻成像方法来识别这种缺陷，该方法适于使得图案化暴露中的照明部分和非照明部分排列在选择性发射极部分62的任一侧上，其中，将在选择性发射极部分62上沉积母线。

除了母线串联电阻图像的量化之外，PV电池制造商的潜在价值的又一个方面是图像处理的应用，具体地图像识别算法，其被适配为优选地参照具有已知缺陷的电池的串联电阻图像库来识别和报告过高串联电阻的模式，该模式可与典型串联电阻问题相关联。可以被识别的典型模式的示例包括电池承载带的模式，其可提出金属接触烧结炉、边缘隔离问题以及破损或不良接触指状物的工艺问题。图像处理算法可以报告常见串联电阻问题的类型和严重性，并可以向操作员建议如何解决所识别的问题。

虽然已经参照具体示例描述了本发明，但是本领域普通技术人员将会理解，可以以许多其他形式来实施本发明。

Claims (34)

1.一种用于计算对光伏电池进行串联电阻成像测量中由电流提取引起的端电压减小ΔV_t的非接触方法，所述光伏电池在正面上具有一个或多个母线，所述方法包括以下步骤：

(i)将所述电池暴露给使用适于由所述电池生成发光的激发光的照明图案，使得所述正面的第一部分接收远远小于所述正面的第二部分的照明强度，所述第一部分和所述第二部分在母线的相对侧上；

(ii)测量所述正面的、位于所述第一部分内的第一选择区域中的第一发光信号L_dark,x；

(iii)测量所述正面的、位于所述第二部分内的第二选择区域的第二发光信号L_x；

(iv)将所述电池暴露给使用所述激发光的均匀照明，并且测量所述正面的第三选择区域中的第三发光信号L_oc；以及

(v)使用以下式子计算ΔV_t：

${\mathrm{\ΔV}}_t=\frac{kT}{2e}ln\left(\frac{L_{oc}^2}{L_x*L_{dark,x}}\right),$

其中，e是电子电荷，k是玻尔兹曼常数，T是温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一选择区域、所述第二选择区域和所述第三选择区域的面积都相等。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一选择区域、所述第二选择区域和所述第三选择区域的面积不都相等，并且所述第一发光信号、所述第二发光信号和所述第三发光信号是面积平均的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第三选择区域对应于所述第一选择区域或所述第二选择区域。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第三选择区域对应于所述第一选择区域和所述第二选择区域的组合。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第三选择区域对应于整个电池区域。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，使用被选择用于衰减所述激发光并透射所述发光的一个或多个滤光器来产生所述照明图案。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，应用于所述第一部分的照明强度为零。

9.一种用于计算对光伏电池进行串联电阻成像测量中由电流提取引起的端电压减小ΔV_t的非接触方法，所述光伏电池在正面上具有一个或多个母线，所述方法包括以下步骤：

(i)将所述电池暴露给使用适于由所述电池生成发光的激发光的第一照明图案，使得所述正面的第一部分接收远远小于所述正面的第二部分的照明强度，所述第一部分和所述第二部分在母线的相对侧上，并且测量所述正面的、位于所述第一部分内的第一选择区域的第一发光信号L_dark,x；

(ii)将所述电池暴露给与所述第一照明图案互补的第二照明图案，使得所述第一部分接收远远大于所述第二部分的照明强度，并且测量所述正面的、位于所述第一部分内的第二选择区域的第二发光信号L_x；

(iii)将所述电池暴露给具有所述激发光的大致均匀照明，并且测量所述正面的第三选择区域的第三发光信号L_oc；

(iv)使用以下式子计算ΔV_t：

${\mathrm{\ΔV}}_t=\frac{kT}{2e}ln\left(\frac{L_{oc}^2}{L_x*L_{dark,x}}\right),$

其中，e是电子电荷，k是玻尔兹曼常数，T是温度。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一选择区域、所述第二选择区域和所述第三选择区域的面积都相等。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一选择区域、所述第二选择区域和所述第三选择区域是相同区域。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一选择区域、所述第二选择区域和所述第三选择区域的面积不都相等，并且所述第一发光信号、所述第二发光信号和所述第三发光信号是面积平均的。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第三选择区域对应于整个电池区域。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其中，使用被选择用于衰减所述激发光并透射所述发光的一个或多个滤光器来产生所述第一照明图案和所述第二照明图案。

15.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其中，在步骤(i)中向所述第一部分且在步骤(ii)中向所述第二部分施加零照明强度。

16.一种用于计算对光伏电池进行串联电阻成像测量中在局部串联电阻上提取的局部电流密度J_Rs,i的方法，所述光伏电池在正面上具有一个或多个母线，所述方法包括以下步骤：

(i)在用适于由所述电池生成发光的激发光进行大致均匀照明的情况下，获取所述电池的第一发光图像；

(ii)获取电流提取情况下所述电池的第二发光图像；

(iii)测量或估计所述电池的短路电流密度值J_sc；以及

(iv)使用以下式子计算J_Rs,i，

$J_{Rs,i}=\frac{(L_{A,i}-L_{B,i})}{L_{A,i}}{J}_{sc}$

其中，L_A,i和L_B,i是所述第一发光图像和所述第二发光图像中的局部发光强度。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，通过组合在所述电池被暴露给使用适于从所述电池生成发光的激发光的图案化照明时所获取的两个或多个发光图像，来模拟所述第二发光图像。

18.一种用于量化地测量光伏电池两端的串联电阻变化的方法，所述方法包括以下步骤：

(i)使用通过光激发、电激发或者其组合由所述电池生成的两个或多个发光图像的组合，获取所述光伏电池的定性串联电阻图像，所述电激发包括在所述电池的接触端两端施加电压或负载，或者向所述电池的接触端注入电流或者从所述接触端提取电流；

(ii)测量、估计或者计算由电流提取引起的所述电池的端电压减小值ΔV_t；

(iii)测量或估计所述电池的短路电流密度的值J_sc；以及

(iv)将所述ΔV_t和J_sc值与所述定性串联电阻图像组合，以计算所述电池两端的绝对串联电阻值。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，从在获取所述定性串联电阻图像期间进行的发光测量来计算所述ΔV_t值。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，通过根据权利要求1至15中任一项的方法来计算所述ΔV_t值。

21.根据权利要求18所述的方法，在不与所述电池电接触的情况下获取所述定性串联电阻图像。

22.根据权利要求18所述的方法，其中，使用以下式子，使用所述值J_sc计算在局部串联电阻上提取的局部电流密度的局部值J_Rs,i：

$J_{Rs,i}=\frac{(L_{A,i}-L_{B,i})}{L_{A,i}}{J}_{sc}$

其中，L_A,i是用大致均匀光激发从所述电池生成的发光图像中的局部发光强度，L_B,i是用大致均匀光激发和电流提取的组合由所述电池生成的发光图像中的局部发光强度。

23.根据权利要求18所述的方法，其中，使用以下式子，使用所述值J_sc计算在局部串联电阻上提取的局部电流密度的局部值J_Rs,i：

$J_{Rs,i}=\frac{(L_{A,i}-L_{B,i})}{L_{A,i}}{J}_{sc}$

其中，L_A,i是用大致均匀光激发由所述电池生成的发光图像中的局部发光强度，L_B,i是使用一个或多个光激发图案由所述电池生成的一个或多个发光图像中的局部发光强度。

24.根据权利要求22或权利要求23所述的方法，其中，使用以下式子计算所述光伏电池的串联电阻的局部值R_s,i：

$R_{s,i}=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{Rs,i}}{J_{Rs,i}}$

其中，使用以下式子计算ΔV_Rs,i：

△V_Rs,i＝△V_t-△V_d,i

其中，从所述定性串联电阻图像获得所述ΔV_d,i值，所述ΔV_d,i值是由于针对像素i的电流提取导致的二极管局部电压降的度量。

25.一种用于测量光伏电池两端的串联电阻变化的非接触方法，所述光伏电池在正面上具有一个或多个母线，所述方法包括以下步骤：

(i)将所述电池暴露给使用适于由所述电池生成发光的激发光的第一图案化照明，使得所述正面的第一部分接收远远小于所述正面的第二部分的照明强度，所述第一部分和所述第二部分在母线的相对侧上，其中，用被选择用于衰减所述激发光并透射所述发光的一个或多个滤光器来产生所述第一图案化照明，

(ii)获取通过所述第一图案化照明从所述电池生成的发光的第一图像；

(iii)将所述电池暴露给用所述激发光的均匀照明；

(iv)获取通过所述均匀照明从所述电池生成的发光的第二图像；

(v)处理所述第一图像和所述第二图像，以确定所述电池两端的串联电阻的变化，

其中处理所述第一图像和所述第二图像包括：计算由电流提取引起的端电压减小值ΔV_t；

所述计算包括：

测量所述正面的、位于所述第一部分内的第一选择区域的第一发光信号L_dark,x；

测量所述正面的、位于所述第二部分内的第二选择区域的第二发光信号L_x；

并且测量所述正面的位于所述第二图像内的第三选择区域的第三发光信号L_oc；

使用以下式子计算ΔV_t：

${\mathrm{\ΔV}}_t=\frac{kT}{2e}ln\left(\frac{L_{oc}^2}{L_x*L_{dark,x}}\right);$

其中，e是电子电荷，k是玻尔兹曼常数，T是温度。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述第一图像和所述第二图像被进一步处理以确定所述电池两端的串联电阻的绝对值。

27.根据权利要求25所述的方法，进一步包括以下步骤：

(vi)将所述电池暴露给利用所述激发光的第二图案化照明，所述第二图案化照明与所述第一图案化照明互补，并且用被选择用于衰减所述激发光并透射所述发光的一个或多个滤光器产生；

(vii)获取通过所述第二图案化照明从所述电池生成的发光的第三图像；以及

(viii)处理所述第一图像、所述第二图像和所述第三图像，以确定所述电池两端的串联电阻的变化。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述第一图像、所述第二图像、和所述第三图像被进一步处理以确定所述电池两端的串联电阻的绝对值。

29.根据权利要求25至28中任一项所述的方法，其中，所述滤光器被选择用于基本上阻挡所述激发光的全部。

30.一种用于以非接触方式计算对光伏电池进行串联电阻成像测量中由电流提取引起的端电压减小ΔV_t的系统，所述光伏电池在正面上具有一个或多个母线，所述系统包括：

用于将所述电池暴露给使用适于由所述电池生成发光的激发光的照明图案，使得所述正面的第一部分接收远远小于所述正面的第二部分的照明强度的模块，所述第一部分和所述第二部分在母线的相对侧上；

用于测量所述正面的、位于所述第一部分内的第一选择区域中的第一发光信号L_dark,x的模块；

用于测量所述正面的、位于所述第二部分内的第二选择区域的第二发光信号L_x的模块；

用于将所述电池暴露给使用所述激发光的均匀照明，并且测量所述正面的第三选择区域中的第三发光信号L_oc的模块；以及

用于使用以下式子计算ΔV_t的模块：

${\mathrm{\ΔV}}_t=\frac{kT}{2e}ln\left(\frac{L_{oc}^2}{L_x*L_{dark,x}}\right),$

其中，e是电子电荷，k是玻尔兹曼常数，T是温度。

31.一种用于以非接触方式计算对光伏电池进行串联电阻成像测量中由电流提取引起的端电压减小ΔV_t的系统，所述光伏电池在正面上具有一个或多个母线，所述系统包括：

用于将所述电池暴露给使用适于由所述电池生成发光的激发光的第一照明图案，使得所述正面的第一部分接收远远小于所述正面的第二部分的照明强度，并且测量所述正面的、位于所述第一部分内的第一选择区域的第一发光信号L_dark,x的模块，所述第一部分和所述第二部分在母线的相对侧上；

用于将所述电池暴露给与所述第一照明图案互补的第二照明图案，使得所述第一部分接收远远大于所述第二部分的照明强度，并且测量所述正面的、位于所述第一部分内的第二选择区域的第二发光信号L_x的模块；

用于将所述电池暴露给具有所述激发光的大致均匀照明，并且测量所述正面的第三选择区域的第三发光信号L_oc的模块；

用于使用以下式子计算ΔV_t的模块：

${\mathrm{\ΔV}}_t=\frac{kT}{2e}ln\left(\frac{L_{oc}^2}{L_x*L_{dark,x}}\right),$

其中，e是电子电荷，k是玻尔兹曼常数，T是温度。

32.一种用于计算对光伏电池进行串联电阻成像测量中在局部串联电阻上提取的局部电流密度J_Rs,i的系统，所述光伏电池在正面上具有一个或多个母线，所述系统包括：

用于在用适于由所述电池生成发光的激发光进行大致均匀照明的情况下，获取所述电池的第一发光图像的模块；

用于获取电流提取情况下所述电池的第二发光图像的模块；

用于测量或估计所述电池的短路电流密度值J_sc的模块；以及

用于使用以下式子计算J_Rs,i的模块，

$J_{Rs,i}=\frac{(L_{A,i}-L_{B,i})}{L_{A,i}}{J}_{sc}$

其中，L_A,i和L_B,i是所述第一发光图像和所述第二发光图像中的局部发光强度。

33.一种用于量化地测量光伏电池两端的串联电阻变化的系统，所述系统包括：

用于使用通过光激发、电激发或者其组合由所述电池生成的两个或多个发光图像的组合，获取所述光伏电池的定性串联电阻图像的模块，所述电激发包括在所述电池的接触端两端施加电压或负载，或者向所述电池的接触端注入电流或者从所述接触端提取电流；

用于测量、估计或者计算由电流提取引起的所述电池的端电压减小值ΔV_t的模块；

用于测量或估计所述电池的短路电流密度的值J_sc的模块；以及

用于将所述ΔV_t和J_sc值与所述定性串联电阻图像组合，以计算所述电池两端的绝对串联电阻值的模块。

34.一种用于以非接触方式测量光伏电池两端的串联电阻变化的系统，所述光伏电池在正面上具有一个或多个母线，所述系统包括：

用于将所述电池暴露给使用适于由所述电池生成发光的激发光的第一图案化照明，使得所述正面的第一部分接收远远小于所述正面的第二部分的照明强度的模块，所述第一部分和所述第二部分在母线的相对侧上，其中，用被选择用于衰减所述激发光并透射所述发光的一个或多个滤光器来产生所述第一图案化照明，

用于获取通过所述第一图案化照明从所述电池生成的发光的第一图像的模块；

用于将所述电池暴露给用所述激发光的均匀照明的模块；

用于获取通过所述均匀照明从所述电池生成的发光的第二图像的模块；

用于处理所述第一图像和所述第二图像，以确定所述电池两端的串联电阻的变化的模块；

其中用于处理所述第一图像和所述第二图像的模块包括：用于计算由电流提取引起的端电压减小ΔV_t的装置，

所述装置包括：

用于测量所述正面的、位于所述第一部分内的第一选择区域的第一发光信号L_dark,x的部分；

用于测量所述正面的、位于所述第二部分内的第二选择区域的第二发光信号L_x的部分；

用于测量所述正面的位于所述第二图像内的第三选择区域的第三发光信号L_oc的部分；

用于使用以下式子计算ΔV_t的部分：

${\mathrm{\ΔV}}_t=\frac{kT}{2e}ln\left(\frac{L_{oc}^2}{L_x*L_{dark,x}}\right);$

其中，e是电子电荷，k是玻尔兹曼常数，T是温度。