CN109712905B - 太阳能电池片的双面率异常分析方法 - Google Patents

太阳能电池片的双面率异常分析方法 Download PDF

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CN109712905B CN201811638818.0A CN201811638818A CN109712905B CN 109712905 B CN109712905 B CN 109712905B CN 201811638818 A CN201811638818 A CN 201811638818A CN 109712905 B CN109712905 B CN 109712905B
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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池片的双面率异常分析方法，收集数据并统计形成数据库；测试获取异常电池片各特定参数的测试值，并从数据库中获取该异常电池片所述效率档位对应的各特定参数的特征值计算；再将双面率偏差分解为若干差异项，建立算式，计算得到各差异项影响该异常电池片双面率偏差的权重。本发明双面率异常分析方法能够得到对应不同特定参数的差异项影响异常电池片双面率偏差的权重，方便对主要的材料、工艺因素进行优先排查，更快地找出前述异常电池片的发生双面率偏差的原因，有助于现场对电池片双面率指标的监控，保证产品质量。

Description

太阳能电池片的双面率异常分析方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造与检测技术领域，特别涉及一种太阳能电池片的双面率异常分析方法。
背景技术
随着光伏产业的迅速发展，市场对于太阳能电池及组件的性能及转换效率也提出了更高的要求。太阳能电池生产过程中，现场会对既定性能指标保持监控，以使得发生异常状况时，能够及时进行排查。但往往难以确定导致前述异常的症结所在，需要在产线进行逐项排查，工作繁复，影响生产。
特别地，双面电池由于正面与背面均可接收辐照光线，可有效提高光生电流及转换效率，其在业界广受瞩目。就晶体硅双面电池而言，主要是将传统晶体硅电池的背面全Al背场变换为间隔排布的Al栅线结构，Al栅线的间距大小即电池背面的镂空率会直接影响电池背面对光线的吸收。同时，在电池背面制备相应的减反射膜层，通过对减反射膜层的厚度、折射率的调整可获得理想的光程差，降低背面反射率，实现电池背面辐照光线的最大化利用。目前，晶体硅双面电池已实现规模化生产与应用。
相较于普通单面电池，双面电池引入一项重要的测试及性能技术评价指标，即双面率。双面电池及相应的双面组件的输出功率很大程度上取决于双面率，因此在双面电池生产制程中对双面率的监控就显得尤为重要。然而，业内现对如何有效监控双面率少有报道；就双面率出现异常时，如何进行系统分析及异常排查亦缺少相关研究。
鉴于此，有必要提供一种新的太阳能电池片的双面率异常分析方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种太阳能电池片的双面率异常分析方法，能够方便得出影响异常电池片双面率的重要特定参数，并进行针对性排查，有助于现场对电池片双面率的监控，保证产品质量。
为实现上述发明目的，本发明提供一种太阳能电池片的双面率异常分析方法，主要包括：
收集不同效率档位电池片的测试数据，统计得到各效率档位对应的双面率的特征值以及特定参数的特征值，形成数据库；
对异常电池片进行测试，获得该异常电池片的各特定参数的测试值，所述异常电池片是指双面率偏差超过既定阈值的电池片，其中，双面率偏差
Figure BDA0001930687850000021
有：
Figure BDA0001930687850000022
为该异常电池片的双面率，
Figure BDA0001930687850000023
为数据库中该异常电池片所属效率档位对应的电池片双面率的特征值；
根据所述异常电池片所属效率档位，从数据库中获取该效率档位对应的各特定参数的特征值；
将双面率偏差
Figure BDA00019306878500000218
分解为若干分别对应不同特定参数的差异项，针对各差异项建立相应的算式，对比各差异项的计算结果，得到各差异项影响该异常电池片双面率偏差
Figure BDA0001930687850000024
的权重。
作为本发明的进一步改进，所述特定参数包括开路电压双面率
Figure BDA0001930687850000025
短路电流双面率
Figure BDA0001930687850000026
及填充因子双面率
Figure BDA0001930687850000027
双面率偏差有：
Figure BDA0001930687850000028
即将双面率偏差
Figure BDA0001930687850000029
分解为开路电压双面率差异项
Figure BDA00019306878500000210
短路电流双面率差异项
Figure BDA00019306878500000211
填充因子双面率差异项
Figure BDA00019306878500000212
其中：
Figure BDA00019306878500000213
Figure BDA00019306878500000214
Figure BDA00019306878500000215
Figure BDA00019306878500000216
分别为该异常电池片的开路电压双面率、短路电流双面率、填充因子双面率；
Figure BDA00019306878500000217
则分别为数据库中该异常电池片所属效率档位对应的开路电压双面率、短路电流双面率与填充因子双面率。
作为本发明的进一步改进，所述特定参数还包括背面栅线的线宽σ、背面反射率R、背面外量子效率EQE及背面内量子效率IQE，其中，EQE＝IQE*(1-R)；将前述短路电流双面率差异项
Figure BDA0001930687850000031
解析得：
Figure BDA0001930687850000032
且：
Figure BDA0001930687850000033
Figure BDA0001930687850000034
Figure BDA0001930687850000035
Figure BDA0001930687850000036
及
Figure BDA0001930687850000037
分别为线宽差异项、反射率差异项与复合差异项。
作为本发明的进一步改进，建立平面坐标系，横坐标为背面栅线的线宽σ，纵坐标为短路电流双面率
Figure BDA0001930687850000038
选取若干电池片，进行测试，并在前述平面坐标系中标记相应的数据点，再进行线性拟合，得到相应的斜率k即为
Figure BDA0001930687850000039
作为本发明的进一步改进，每一效率档位所收集的电池片数目不小于100片。
作为本发明的进一步改进，根据各差异项影响前述异常电池片双面率偏差
Figure BDA00019306878500000310
的权重，评估各特定参数相关影响因素的排查优先级。
本发明的有益效果是：采用本发明双面率异常分析方法，通过建立数据库，再测试得到所述异常电池片的特定参数的测试值，并从数据库中获取该异常电池所属效率档位对应的特定参数的特征值，通过算式计算得出不同差异项影响该异常电池片双面率偏差
Figure BDA00019306878500000311
的权重。藉此，可对权重较大的差异项对应的特定参数所涉及的材料、工艺因素进行优先排查，方便找出前述异常电池片的发生双面率偏差的原因，有助于现场对电池片双面率的监控，便于现场评估及工艺优化，保证产品质量。
附图说明
图1为本发明双面率异常分析方法的主要流程示意图；
图2为本发明双面率异常分析方法一较佳实施例中短路电流双面率与背面栅线的线宽的相互关系；
图3为本发明双面率异常分析方法一较佳实施例中双面率偏差的帕累托图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述。但该实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
参图1所示，本发明提供一种太阳能电池片的双面率异常分析方法，双面率
Figure BDA0001930687850000041
是指双面太阳能电池背面转换效率与该双面太阳能电池正面转换效率的百分比值。所述双面率异常分析主要包括：
收集不同效率档位电池片的测试数据，统计得到各效率档位对应的双面率的特征值以及特定参数的特征值，形成数据库；
对异常电池片进行测试，获得该异常电池片的各特定参数的测试值，所述异常电池片是指双面率偏差超过既定阈值的电池片，其中，双面率偏差
Figure BDA0001930687850000042
有：
Figure BDA0001930687850000043
为该异常电池片的双面率，
Figure BDA0001930687850000044
为数据库中该异常电池片所属效率档位对应的电池片双面率的特征值；
根据所述异常电池片所属效率档位，从数据库中获取该效率档位对应的各特定参数的特征值；
将双面率偏差
Figure BDA0001930687850000045
分解为若干分别对应不同特定参数的差异项，针对各差异项建立相应的算式，对比各差异项的计算结果，得到各差异项影响该异常电池片双面率偏差
Figure BDA0001930687850000046
的权重。
优选地，每一效率档位所收集的电池片数目不小于100片，收集的电池片的数目越多，所述数据库中各效率档位对应的特定参数的特征值可参照性越高。当然，电池片的数目少于100片时，并不影响本发明双面率异常分析方法的实施。除此，还需在统计过程中去除测试数据异常的电池片，提高数据库中各特定参数的特征值准确性。
在本实施例中，前述特定参数包括开路电压双面率
Figure BDA0001930687850000051
短路电流双面率
Figure BDA0001930687850000052
填充因子双面率
Figure BDA0001930687850000053
背面栅线的线宽σ、背面反射率R、背面外量子效率EQE及背面内量子效率IQE，其中，EQE＝IQE*(1-R)，即实际测试过程中可通过上式中任意两项的测试值计得第三项的值；背面栅线通常为Al栅线。此处，
Figure BDA0001930687850000054
为电池片的背面开路电压与正面开路电压比值，
Figure BDA0001930687850000055
为电池片的背面短路电流与正面短路电流比值，
Figure BDA0001930687850000056
为电池片的背面填充因子与正面填充因子比值。
在此，前述开路电压双面率
Figure BDA0001930687850000057
短路电流双面率
Figure BDA0001930687850000058
填充因子双面率
Figure BDA0001930687850000059
可通过对双面电池的正面、背面分别进行I-V测试得到；背面反射率R可采用D8反射仪、椭偏仪等仪器测得；背面外量子效率EQE及背面内量子效率IQE可采用相应的量子效率测试仪测得；背面栅线的线宽σ可采用3D显微镜或普通的金相显微镜进行测量。
建立数据库的过程中，首先采用一级标准片对产线的I-V测试机台进行标定，再选取各效率档位的电池片，录入相应的数据并进行计算得到前述开路电压双面率
Figure BDA00019306878500000510
短路电流双面率
Figure BDA00019306878500000511
填充因子双面率
Figure BDA00019306878500000512
的特征值，此处，每一效率档位选取不少于1000片电池片的测试数据，计算得到上述三项特定参数的特征值(如表1所示)。考虑实际操作的便捷性及现场执行难度，其余各特定参数的特征值所采用的测试数据则不少于100片。
表1：数据库中各效率档位对应的双面率及I-V测试得到的特定参数的特征值
Figure BDA00019306878500000513
Figure BDA0001930687850000061
所述双面率异常分析方法还包括计算获取所述异常电池片的开路电压双面率
Figure BDA0001930687850000062
短路电流双面率
Figure BDA0001930687850000063
填充因子双面率
Figure BDA0001930687850000064
结合数据库中对应该异常电池片所属效率档位对应的开路电压双面率
Figure BDA0001930687850000065
短路电流双面率
Figure BDA0001930687850000066
与填充因子双面率
Figure BDA0001930687850000067
计算得到影响该异常电池片双面率偏差
Figure BDA0001930687850000068
的开路电压双面率差异项
Figure BDA0001930687850000069
短路电流双面率差异项
Figure BDA00019306878500000610
填充因子双面率差异项
Figure BDA00019306878500000611
其中：
Figure BDA00019306878500000612
Figure BDA00019306878500000613
Figure BDA00019306878500000614
双面率偏差有：
Figure BDA00019306878500000615
具体可通过下列计算得出上列算式：定义
Figure BDA00019306878500000616
Figure BDA00019306878500000617
Figure BDA00019306878500000618
将A、B及C代入得：
Figure BDA00019306878500000619
一般地，此处由于A、B及C远小于
Figure BDA00019306878500000620
因此为简化计算，将上述算式中包含A*B、B*C、A*C、A*B*C的项次忽略，继而得到前述表达式。
将短路电流双面率差异项
Figure BDA00019306878500000621
解析得：
Figure BDA00019306878500000622
及
Figure BDA00019306878500000623
分别为影响所述异常电池片双面率偏差
Figure BDA00019306878500000624
的线宽差异项、反射率差异项、复合差异项，且：
Figure BDA00019306878500000625
Figure BDA0001930687850000071
Figure BDA0001930687850000072
参图2所示，所述双面率异常分析方法还包括建立平面坐标系，横坐标为背面栅线的线宽σ，纵坐标为电池片的短路电流双面率
Figure BDA0001930687850000073
选取若干电池片，进行测试，并在前述平面坐标系中标记相应的数据点，再进行线性拟合，得到相应的斜率k即为
Figure BDA0001930687850000074
此处，若干所述电池片同样优选采用与前述异常电池片同一效率档位的电池片。
最后，所述双面率异常分析方法还包括根据各特定参数影响前述异常电池片双面率偏差
Figure BDA0001930687850000075
的权重，结合各特定参数对应的影响因素，评估对所述影响因素如生产物料、工艺等进行排查的优先级。
为更好地说明上述双面率异常分析方法，选取三片异常电池片进行测试分析，所述异常电池片对应同一效率档位，查阅前述数据库中19.3效率档位电池片的背面栅线的线宽σAl-BM为185μm。此处，三片所述异常电池片的具体测试与计算结果参表2所示。
表2：异常电池片的测试分析结果
Figure BDA0001930687850000076
如图3所示，根据上表中的计算结果，可以绘制相应的帕累托图，以更清晰地展示不同特定参数对各异常电池片双面率的影响。根据异常分析的结果可看出异常电池片的开路电压双面率差异项
Figure BDA0001930687850000077
填充因子双面率差异项
Figure BDA0001930687850000078
较小，即双面率偏差
Figure BDA0001930687850000079
主要取决于短路电流双面率差异项
Figure BDA00019306878500000710
异常电池片c1的线宽差异项
Figure BDA00019306878500000711
最大，即背面栅线的线宽σ影响双面率偏差
Figure BDA00019306878500000712
的权重最大，可以优先进行Al浆印刷工序的异常检查，如印刷参数、网版使用寿命是否符合要求，必要时还可对Al浆的物性进行检测。异常电池片c2的反射率差异项
Figure BDA0001930687850000087
最大，即背表面反射损失影响双面率偏差
Figure BDA0001930687850000081
的权重最大，可以优先进行背面镀膜工艺的异常检查，确认背表面减反射膜的厚度、折射率是否符合制程要求，还可以对制绒与清洗工艺进行检测，确保背表面绒面结构符合要求。异常电池片c3复合差异项
Figure BDA0001930687850000082
最大，即背表面复合损失影响双面率偏差
Figure BDA0001930687850000083
的权重最大，可以优先进行扩散工艺检测及片源测试；此处，所述复合差异项
Figure BDA0001930687850000084
并不仅仅表征电池片表面复合对双面率偏差
Figure BDA0001930687850000085
的影响，还可以结合该异常电池片I-V测试数据对涉及的影响因素进行逐项排查。
综上所述，本发明双面率异常分析方法通过建立数据库，再将所述异常电池片的特定参数的测试值与数据库中对应的特定参数的特征值进行比对计算，得出各差异项影响该异常电池片双面率偏差
Figure BDA0001930687850000086
的权重。藉此，可对权重较大的差异项对应的特定参数所涉及的材料、工艺因素进行优先排查，方便找出前述异常电池片发生双面率偏差的原因，有助于现场对电池片双面率的监控，便于现场评估及工艺优化，保证产品质量。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种太阳能电池片的双面率异常分析方法，其特征在于：
收集不同效率档位电池片的测试数据，统计得到各效率档位对应的双面率的特征值以及特定参数的特征值，形成数据库；
对异常电池片进行测试，获得该异常电池片的各特定参数的测试值，所述异常电池片是指双面率偏差超过既定阈值的电池片，其中，双面率偏差
Figure FDA0002508357330000011
有：
Figure FDA0002508357330000012
Figure FDA0002508357330000013
为该异常电池片的双面率，
Figure FDA0002508357330000014
为数据库中该异常电池片所属效率档位对应的电池片双面率的特征值；
根据所述异常电池片所属效率档位，从数据库中获取该效率档位对应的各特定参数的特征值；
将双面率偏差
Figure FDA0002508357330000015
分解为若干分别对应不同特定参数的差异项，针对各差异项建立相应的算式，对比各差异项的计算结果，得到各差异项影响该异常电池片双面率偏差
Figure FDA0002508357330000016
的权重。
2.根据权利要求1所述的双面率异常分析方法，其特征在于：所述特定参数包括开路电压双面率
Figure FDA0002508357330000017
短路电流双面率
Figure FDA0002508357330000018
及填充因子双面率
Figure FDA0002508357330000019
双面率偏差有：
Figure FDA00025083573300000110
即将双面率偏差
Figure FDA00025083573300000111
分解为开路电压双面率差异项
Figure FDA00025083573300000112
短路电流双面率差异项
Figure FDA00025083573300000113
填充因子双面率差异项
Figure FDA00025083573300000114
其中：
Figure FDA00025083573300000115
Figure FDA00025083573300000116
Figure FDA00025083573300000117
Figure FDA00025083573300000118
分别为该异常电池片的开路电压双面率、短路电流双面率、填充因子双面率；
Figure FDA00025083573300000119
则分别为数据库中该异常电池片所属效率档位对应的开路电压双面率、短路电流双面率与填充因子双面率。
3.根据权利要求2所述的双面率异常分析方法，其特征在于：所述特定参数还包括背面栅线的线宽σ、背面反射率R、背面外量子效率EQE及背面内量子效率IQE，其中，EQE＝IQE*(1-R)；将前述短路电流双面率差异项
Figure FDA0002508357330000021
解析得：
Figure FDA0002508357330000022
且：
Figure FDA0002508357330000023
Figure FDA0002508357330000024
Figure FDA0002508357330000025
Figure FDA0002508357330000026
及
Figure FDA0002508357330000027
分别为线宽差异项、反射率差异项与复合差异项；其中，σAl-ab为所述异常电池片的背面栅线的线宽；σAl-BM为数据库中该异常电池片所属效率档位对应的背面栅线的线宽；
选取若干电池片，进行测试，并在平面坐标系中标记相应的数据点，再进行线性拟合，得到相应的斜率k即为
Figure FDA0002508357330000028
所述平面坐标系的横坐标为背面栅线的线宽σ，纵坐标为短路电流双面率
Figure FDA0002508357330000029
4.根据权利要求1所述的双面率异常分析方法，其特征在于：每一效率档位所收集的电池片数目不小于100片。
5.根据权利要求1所述的双面率异常分析方法，其特征在于：根据各差异项影响前述异常电池片双面率偏差
Figure FDA00025083573300000210
的权重，评估各特定参数相关影响因素的排查优先级。
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