CN109714001A - 一种太阳能电池切割损伤的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能电池切割损伤的检测方法，所述检测方法包括：通过测试太阳能电池切片前和切片后的开路电压，从而检测太阳能电池切割损伤，所述测试用仪器的光照强度为0.01‑0.1sun；检测方法简单、稳定性高、灵敏度好，能够用于检测影响太阳能电池光转化效率的损伤。

Description

一种太阳能电池切割损伤的检测方法

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，涉及一种太阳能电池切割损伤的检测方法。

背景技术

常规的化石燃料日益消耗殆尽，在所有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。光伏发电是最具可持续发展理想特征的发电技术之一。目前，在所有的太阳能电池中，硅太阳能电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时硅太阳能电池相比其他类型的太阳能电池，有着优异的电学性能和机械性能。在未来光伏技术的发展中，随着硅太阳能电池光电性能的进一步提高，硅材料价格的进一步降低，硅太阳能电池将在光伏领域占据重要的地位。

主流的太阳能电池组件用到的电池片都是正方形或者准正方形的整片电池。近年来，使用切片电池的组件技术所占的市场份额越来越大。目前有两种用到切片电池的组件技术。一种是将常规太阳能电池沿垂直主栅的方向上将电池切成若干份，通常是切成平均的2份。切片后的电池仍使用焊带进行互联。这种组件通常叫做半片组件。另一种是重新设计电池的金属化图形，将电池片正面和背面的主栅印刷在硅片不同的位置。切片时将电池片沿主栅的方向切成若干份。切片后的电池不适用焊带，而是将一片电池片的正面主栅与另一片电池背面主栅叠在一起的方式进行互联。这种组件通常叫做叠瓦组件。

相比传统的整片电池，半片组件和叠瓦组件所用到的电池增加了一道切片工序。而这道工序对电池片到底有没有损伤，损伤程度到底有多严重，对调试切片工艺，提升切片组件和叠瓦组件的输出功率，有重要的影响。

然而，由于切片后电池片的面积发生了变化，传统的IV测试难以统一校准，难以准确的测试切片前后的效率值。而且，即使解决了校准问题由于IV测试本身的不确定度较大，而很多情况下电池片的切割损伤小于IV测试本身的不确定度，从而导致切割损伤难以准确清晰的表示出来。

因此，开发一种检测方法简单、稳定性高、灵敏度好，能够检测影响太阳能电池光转化效率的损伤非常有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能电池切割损伤的检测方法，所述检测方法简单、稳定性高、灵敏度好，能够用于检测影响太阳能电池光转化效率的损伤。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的在于提供一种太阳能电池切割损伤的检测方法，所述检测方法包括：通过测试太阳能电池切片前和切片后的开路电压的下降幅度，从而检测太阳能电池切割损伤，所述测试用仪器的光照强度为0.01-0.1sun。

本发明中切割损伤之所以会造成电池片效率下降，本质上是因为切割破坏硅片晶格的完整性，使载流子在此处的复合速度大幅增加；在太阳能电池片中，与复合速度相关联的一个参数是复合电流密度；电池片复合电流密度的变化会同时影响电池片电性能参数开路电压、短路电流、填充因子的变化，但影响最明显的参数为开路电压；因此通过检测太阳能电池切片前和切片后的开路电压的下降幅度，来判断是否影响太阳能电池的光转化效率，其中开路电压的下降幅度越大，则说明太阳能电池切割损伤越严重。通过将测试用仪器的光强调节成低光强，可以进一步提升测试用仪器对影响光转化效率损伤的敏感性，提升了判定的分辨率。

在本发明中，所述损伤为影响太阳能电池光转化效率的损伤。

本发明中光转化效率是对太阳能电池评价最重要的指标，太阳能电池切割过程中会出现一些损伤，但是其中一些是影响光转化效率的损伤，另外一些为不影响光转化效率的损伤，而在本发明中检测的为影响光转化效率的损伤。

在本发明中，所述测试用仪器的光源为复合光或单色光。

在本发明中，所述光源的波长为300-1100nm，例如300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm、1100nm等。

在本发明中，所述切片后的开路电压的检测方法包括：将切片后的太阳能电池拼接恢复至如切片前，得到拼接后的电池，而后对拼接后的电池进行开路电压检测，得到切片后的开路电压。

在本发明中，所述切片后与切片前的开路电压在检测过程中检测位点是相同的。

本发明中切片后在检测开路电压时，将切片后的太阳能电池拼接成切片前的模样进行检测，并保持检测位点是相同的，从而消除测试仪器不同位置光强不完全一致造成的测量误差和消除测量仪器不同位置测试部件遮光程度不一致造成的测量误差，从而提高检测的准确性；而在常规技术中，通常是对切片后的电池逐个进行检测，切片后的电池片检测时所处的位置和切片前该电池所处的位置不完全一致，在检测过程中，会出现较大的误差，导致测试结果不准确。

在本发明中，所述太阳能电池的厚度为50-300μm，例如50μm、80μm、100μm、120μm、150μm、180μm、200μm、220μm、250μm、280μm、300μm等。

在本发明中，所述太阳能电池切割过程中垂直于受光面切割。

在本发明中，所述测试用仪器为IV测试仪、Suns-Voc测试仪或PL测试仪中的任意一种。

本发明中选用IV测试仪、Suns-Voc测试仪或PL测试仪中的任意一种进行检测，通过调整仪器工作参数，使检测结果的稳定性和灵敏度较高。

在本发明中，所述IV检测仪的工作参数为：电流为0.1-1A，(例如0.1A、0.2A、0.3A、0.4A、0.5A、0.6A、0.7A、0.8A、0.9A、1A等)，电压为400-800mV，(例如400mV、450mV、500mV、550mV、600mV、650mV、700mV、750mV、800mV等)，FF为70-85％，(例如70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％等)，EFF为15-30％，(例如15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％等)。

在本发明中，所述Suns-Voc测试仪的工作参数为：光照强度为0.01-0.1sun，(例如0.01sun、0.02sun、0.03sun、0.04sun、0.05sun、0.06sun、0.07sun、0.08sun、0.09sun、0.1sun等)，电压为400-800mV，(例如400mV、450mV、500mV、550mV、600mV、650mV、700mV、750mV、800mV等)。

在本发明中，所述PL测试仪的工作参数为：光照强度为0.01-0.1sun，例如0.01sun、0.02sun、0.03sun、0.04sun、0.05sun、0.06sun、0.07sun、0.08sun、0.09sun、0.1sun等。

在本发明中，PL测试仪测试时不是直接测试电压，而是通过测试切片前和切片后的亮度值，之后通过公式转化为电压的下降幅度(公式为decline＝25.7mV*ln(count-after/count-before))，即以间接方式测试太阳能电池切片前和切片后的开路电压的下降幅度。

作为本发明优选的技术方案，所述检测方法包括如下步骤：

(1)在波长为300-1100nm，光照强度为0.01-0.1sun的测试用仪器检测厚度为50-300μm太阳能电池的开路电压，得到切片前的开路电压，其中检测仪器为IV测试仪、Suns-Voc测试仪或PL测试仪中的任意一种；

(2)将太阳能电池垂直于受光面切片，而后将切片后的电池拼接成如切片前，得到拼接后的电池，而后检测拼接后的电池的开路电压，得到切片后的开路电压；

(3)根据步骤(1)得到的切片前的开路电压和步骤(2)得到的切片后的开路电压，检测太阳能电池的切割损伤。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明所述的太阳能电池切割损伤的检测方法简单、稳定性高、灵敏度好，能够用于检测影响太阳能电池光转化效率的损伤。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供一种太阳能电池切割损伤的检测方法，所述检测方法包括如下步骤：

(1)用标准片IV测试仪的光照强度，使标片输出的短路电流为标片标示短路电流的0.1倍，即此时IV测试仪的光照强度在0.1sun，测试10片厚度为150μm太阳能电池的开路电压，得到切片前的开路电压；

(2)将10片太阳能电池垂直于受光面切片成20片，而后将切片后的电池拼接成如切片前，得到拼接后的电池，而后检测拼接后的电池的开路电压，其检测位点与切片前的检测位点相同，得到切片后的开路电压；

(3)根据步骤(1)得到的切片前的开路电压和步骤(2)得到的切片后的开路电压，计算切片前和切片后开路电压的下降幅度；

测试过程中IV检测仪的工作参数为：电流为0.6A，电压为600mV，FF为80％，EFF为20％，且IV检测仪的光源为氙灯发出的复合光。

表1为本实施例10片太阳能电池切割前后开路电压的下降幅度：

表1

表1中太阳能电池切割前后开路电压的下降幅度的平均值为-3.8mV，标准偏差为0.4mV，相对标准偏差＝标准偏差/平均值＝0.4/3.8＝11％，可知测试数据的相对标准偏差很小，说明测试的稳定性比较高。

实施例2

本实施例提供一种太阳能电池切割损伤的检测方法，所述检测方法包括如下步骤：

(1)用Suns-Voc测试仪测试20片厚度为100μm太阳能电池的Sun-Voc曲线，得到电池在0.05sun下的切片前的开路电压；

(2)将20片太阳能电池垂直于受光面切片成40片，而后将切片后的电池拼接成如切片前，得到拼接后的电池，而后检测拼接后的电池的Sun-Voc曲线，其检测位点与切片前的检测位点相同，得到电池在0.05sun下的切片前的开路电压；

(3)根据步骤(1)得到的切片前的开路电压和步骤(2)得到的切片后的开路电压，计算切片前和切片后开路电压的下降幅度；

测试过程中Suns-Voc测试仪的工作参数为：光照强度为0.01-0.1sun，电压为400-800mV，且Suns-Voc测试仪的光源为复合光。

表2为本实施例20片太阳能电池切割前后开路电压的下降幅度：

表2

表2中太阳能电池切割前后开路电压的下降幅度的平均值为-5.7mV，标准偏差为0.5mV，相对标准偏差＝标准偏差/平均值＝0.5/5.7＝9％，可知测试数据的相对标准偏差很小说明测试的稳定性比较高。

实施例3

本实施例提供一种太阳能电池切割损伤的检测方法，所述检测方法包括如下步骤：

(1)用PL测试仪测试20片厚度为200μm太阳能电池在光照强度为0.02sun下的切片前的亮度值count-before；

(2)将20片太阳能电池垂直于受光面切片成40片，而后将切片后的电池拼接成如切片前，得到拼接后的电池，而后检测拼接后的电池在光照强度为0.02sun下的亮度值count-after，其检测位点与切片前的检测位点相同；

(3)根据步骤(1)得到的切片前的亮度值count-before和步骤(2)得到的切片后的亮度值count-after，计算切片前和切片后开路电压的下降幅度decline＝25.7mV*ln(count-after/count-before)；

测试过程中PL测试仪的工作参数为：光照强度为0.01-0.1sun，且PL测试仪的光源为单色光，光源波长为850nm。

表3为本实施例20片太阳能电池切割前后开路电压的下降幅度：

表3

表3中太阳能电池切割前后开路电压的下降幅度的平均值为8.6mV，标准偏差为0.8mV，相对标准偏差＝标准偏差/平均值＝0.8/8.6＝9％，可知测试数据的相对标准偏差很小，说明测试的稳定性比较高。

对比例1

与实施例1的区别仅在于IV测试仪通过校正光强，使标片输出的短路电流为标片标示短路电流，测试太阳能电池切片前后太阳能转化效率下降幅度，其余测试仪器以及测试方法均与实施例1相同。

表4为本对比例20片太阳能电池切割前后转化效率的下降幅度：

表4

表4中太阳能电池切割前后开路电压的下降幅度的平均值为-0.02％，标准偏差为0.1％，相对标准偏差＝标准偏差/平均值＝0.1％/0.02％＝500％，可知测试数据的相对标准偏差很大，测试值是不可信的。

对比例2

与实施例1的区别仅在于检测切片后开路电压是将切片的单个电池进行测试，而不进行拼接测试，其余测试仪器以及测试方法均与实施例1相同。

表5为本对比例10片太阳能电池切割前后开路电压的下降幅度：

表5

表5中太阳能电池切割前后开路电压的下降幅度的平均值为-4.2mV，标准偏差为2.8mV，相对标准偏差＝标准偏差/平均值＝2.8/4.2＝67％，可知测试数据的相对标准偏差较对比例1有所降低，但仍大于所有的实施例，说明拼接测试相比不拼接测试数据更稳定。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池切割损伤的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：通过测试太阳能电池切片前和切片后的开路电压，从而检测太阳能电池切割损伤，所述测试用仪器的光照强度为0.01-0.1sun。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述损伤为影响太阳能电池光转化效率的损伤。

3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，所述测试用仪器的光源为复合光或单色光；

优选地，所述光源的波长为300-1100nm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的检测方法，其特征在于，所述切片后的开路电压的检测方法包括：将切片后的太阳能电池拼接恢复至如切片前，得到拼接后的电池，而后对拼接后的电池进行开路电压检测，得到切片后的开路电压；

优选地，所述切片后与切片前的开路电压在检测过程中检测位点是相同的。

5.根据权利要求1-4任一项所述的检测方法，其特征在于，所述太阳能电池的厚度为50-300μm；

优选地，所述太阳能电池切割是垂直于受光面切割的。

6.根据权利要求1-5任一项所述的检测方法，其特征在于，所述测试用仪器为IV测试仪、Suns-Voc测试仪或PL测试仪中的任意一种。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述IV检测仪的工作参数为：电流为0.1-1A，电压为400-800mV，填充因子为70-85％，效率为15-30％。

8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述Suns-Voc测试仪的工作参数为：光照强度为0.01-0.1sun，电压为400-800mV。

9.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述PL测试仪的工作参数为：光照强度为0.01-0.1sun。

10.根据权利要求1-9任一项所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：

(1)在波长为300-1100nm，光照强度为0.01-0.1sun的测试用仪器检测厚度为50-300μm太阳能电池的开路电压，得到切片前的开路电压，其中检测仪器为IV测试仪、Suns-Voc测试仪或PL测试仪中的任意一种；

(2)将太阳能电池垂直于受光面切片，而后将切片后的电池拼接成如切片前，得到拼接后的电池，而后检测拼接后的电池的开路电压，得到切片后的开路电压；

(3)根据步骤(1)得到的切片前的开路电压和步骤(2)得到的切片后的开路电压，检测太阳能电池的切割损伤。