CN110648936A - 一种基于光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法，包括以下步骤：S1.使用光致测试系统对成品电池片的样品进行测试；S2.收集测试过程中所述样品的光致发光结果图及光致发光激发亮度值；S3.根据光致发光激发亮度值与样品电压值的对应关系式计算样品上各点的电压值；S4.根据所述光致发光结果图选出亮度差最大的两个点，并比较两个点之间的电压差异是否大于预设值，若是，则判断所述样品为明暗片。本发明通过在电池端筛选出不合格电池片，极大的降低了组件端进行返工处理的成本和消耗。
Description
技术领域
本发明属于太阳电池技术领域，尤其是涉一种基于光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法。
背景技术
当前在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为可供使用的重要能源之一，它是一种具有丰富资源的可再生能源。通常太阳能可通过光热转换将太阳能转换为热能，通过光电转换将太阳能转化为电能。其中，太阳能的光电转化作为一种新兴的可再生能源，而备受关注。太阳能的光电转换，即利用太阳能进行发电，需要半导体物料(例如硅)制成的固体光伏电池来完成。而高转换效率的太阳能电池片，是提高太阳能利用率的关键。现有技术中通常采用电致发光(Electroluminescense，EL)的原理对太阳能电池进行分析和检测，由此获取转换效率较高的太阳能电池片，以投入后续的实际应用中。
但是，由于高转换效率的太阳能电池片，需要以优良的硅片和良好的制程为前提，而现有技术采用EL的原理只能对成品的太阳能电池片进行分析检测，无法对工艺制程中的过程片及所制备出的硅片进行分析，因而现有技术无法在制备太阳能电池片前分析出品质优良的硅片，增加制备成本。
为了解决上述技术问题，人们进行了长期的探索，例如中国专利公开了一种基于PL检测的品质分档方法及装置[申请号：CN201710633136.X]，其方法包括：根据样品的光致发光检测结果进行分析以获取所述样品的品质参数；将所述样品的品质参数代入所述样品的品质函数关系式，计算所述样品的品质因子；根据所述样品的品质因子，对所述样品进行品质分档。
上述方案采用了光致发光检测技术，能够在制作电池片成品之前对原材料进行分档，选择优良原材料制备成品，避免加工成本的浪费。
但是光伏电池通常以组件的形式投入应用，上述方案针对的是电池片原材料的选择，使用上述方案无法对电池片进行检测，光伏组件又由多个成品电池片组成，若成品电池片的原材料合格，而成品电池片因为某些原因不合格，例如为不合格的明暗片，则仍然会使光伏组件出现相应的问题，进而导致光伏组件的性能大大降低。
目前，针对明暗片需要使用电致发光系统在组件端来检测明暗片，并在检测到明暗片之后从组件端进行返工处理，存在耗时、耗力，增加组件制造成本等问题。
发明内容
本发明的目的是针对技术中电池端使用常见电致发光系统无法检出完整电池片和/或切割前整片电池明暗片的技术问题，提供一种基于光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种基于光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法，包括以下步骤：
S1.使用光致测试系统对成品电池片的样品进行测试；
S2.收集测试过程中所述样品的光致发光结果图及光致发光激发亮度值；
S3.根据光致发光激发亮度值与样品电压值的对应关系式计算样品上各点的电压值；
S4.根据所述光致发光结果图选出亮度差最大的两个点，并比较两个点之间的电压差异是否大于预设值，若是，则判断所述样品为明暗片。
在上述光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法中，在步骤S1中，所述光致测试系统为在线式系统或离线式系统。
在上述光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法中，在步骤S1中，测试条件为：曝光时间0.1-5秒，曝光强度0.5-2个太阳强度。
在上述光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法中，在步骤S1中，使用经过钝化工序后的过程电池片代替成品电池片作为样品进行测试。
在上述光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法中，所述成品电池片/过程电池片为包括P型基底或N型基底的成品电池片/过程电池片。
在上述光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法中，所述预设值为3～8mv。
在上述光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法中，所述对应关系式为：y＝aln(x)+b，其中
X，为在样品上各个对应点的光致发光激发亮度值；
Y，为样品在各个点的电压值；
a、b为根据发光致光系统确定的常数项。
在上述光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法中，根据发光致光系统确定的常数项为：a＝25.069l，b＝471.82。
在上述光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法中，所述的样品为为制作叠瓦/切半组件而切割成若干小片电池的整体电池片，且光致发光结果图涉及每一块小片电池，当若干小片电池之间出现电压差异大于预设值时，则表示该整片电池片为明暗片。
在上述光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法中，所述的样品为用于制作光伏组件的完整电池片，当该完整电池片经过步骤S2-S3的测试存在电压差异大于预设值的两个区域，则表示该完整电池片为明暗片。
本发明的优点在于：
(1)本发明通过使用光致发光系统的方式，避免了对样品进行接触测试，通过光致发光系统激发亮度读数与电池电压的关系判断明暗片，避免了电致发光系统测试中对样品的损伤；
(2)通过本发明的制备方法，可以在过程电池片检出明暗片，可以在电池端直接进行返工处理，避免产出无法返工的不合格电池片；
(3)本发明通过在电池端筛选出不合格电池片，极大的降低了组件端进行返工处理的成本和消耗；
(4)本发明方法相对简单，容易整合进规模化生产的工艺流程中，适合应用于规模化生产。
附图说明
图1是本发明光致发光激发亮度值与电压值的关系曲线图；
图2是电池端光致发光测试结果与组件端电致发光测试结果比较图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
本实施例公开了一种基于光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法，包括以下步骤：
S1.使用光致测试系统对成品电池片的样品进行测试；
S2.收集测试过程中所述样品涉及整面的光致发光结果图及光致发光激发亮度值；
S3.根据光致发光激发亮度值与样品电压值的对应关系式计算样品上各点的电压值；
S4.根据所述光致发光结果图选出亮度差最大的两个点，并比较两个点之间的电压差异是否大于预设值，若是，则判断所述样品为明暗片。
具体地，在步骤S1中，光致发光系统可以为任意基于光致发光原理制备的测试系统，例如可以为在线式系统或离线式系统；测试条件可以为：曝光时间0.1-5秒，曝光强度0.5-2个太阳强度，本实施例优选曝光时间0.1s，曝光强度为1个太阳光强。
在步骤S1中，成品电池片可以为任意种类硅基太阳能电池片，包括P型基底或N型基底的成品太阳能电池片。
在步骤S3中，光致发光激发亮度值与样品电压值的对应关系式为：y＝aln(x)+b，其中
X，为在样品上各个对应点的光致发光激发亮度数值；
Y，为样品在各个点的电压值；
a、b为根据发光致光系统确定的常数项，不同的光致系统可能有不同的常数项，具有由本领域技术人员根据所选择的光致系统及实验结果等确定。一般情况下，包括本实施例中，根据发光致光系统确定的常数项为：a＝25.069l，b＝471.82。即对应关系式为：y＝25.069ln(x)+471.82，如图1所示为在曝光时间0.1s，曝光强度为1个太阳光强测试条件下，根据对应关系式所做的曲线图。
在步骤S4中，所述预设值为3～8mv，例如5mv，该电压差异由于电池种类的不同可以有不同的数值，具体数值由本领域技术人员根据电池种类确定。以5mv为例，如果样品整面的亮度差最大的两个点根据对应关系式计算出的电压值差异大于5mv，则该样品为明暗片。一般情况下，若样品为明暗片，则样品整面的亮度区域会划分为亮度正常区域和亮度较低区域，所以可以通过比较亮度较低区域和亮度正常区域根据对应关系式计算出的电压值差异即可，若大于预设值，则判定该样品为明暗片。
进一步地，这里的样品可以为为制作叠瓦/切半组件而切割成若干小片电池的整体电池片，且光致发光结果图涉及每一块小片电池，即每块小片电池均能够得到在光致发光测试系统测试下的光致发光激发亮度数值，当若干小片电池之间出现电压差异大于预设值时，则表示该整片电池片为明暗片。
另外，这里的样品还可以为用于制作光伏组件的完整电池片，当该完整电池片经过步骤S2-S3的测试存在电压差异大于预设值的两个区域，则表示该完整电池片为明暗片。
另外，这里的样品还可以为在组件端将被切片为半片形式的完整电池片等。
具体地，基于本实施例的方法，申请人进行了光致测试结果和电致测试结果的对比实验：
如图2为以叠瓦/切半组件为例的电池端光致发光测试结果与组件端电致发光测试结果比较图，图中样品1、样品2、样品3、样品4为对应样品的光致发光结果图，组件电致发光结果左上至右下的半片分别对应样品1,2,3,4，对比实验选择的区域为图中矩形方块所对应的区域。
由图2可知，针对明暗区域电压差超过5mV的电池，切割后在组件端发现明显明暗现象，针对明暗区域电压差小于5mV的电池，切割后在组件端未发现明显明暗现象。
由上述实验结果可知，电池端光致发光测试方式效果与组件端电致发光测试效果一致，而电池端光致发光测试方式具有组件端电致发光测试所没有的优势，例如电池端光致发光测试方式能够在电池端直接在电池产线检出不合格的明暗片，避免在组件端检出明暗片后进行返工处理的问题等。
另外，本实施例的方法和公式不仅可以用于判断明暗片，还可以根据需求判断组件端常见的黑边等问题。
实施例二
本实施例与实施例一类似，不同之处在于，本实施例在在步骤S1中，使用经过钝化工序后的过程电池片代替成品电池片作为样品进行测试。且本实施例的步骤S1中，过程电池片可以为任意种类硅基太阳能电池片，包括P型基底或N型基底的过程太阳能电池片。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了光致测试系统、成品电池片、光致发光结果图、光致发光激发亮度值、过程电池片、明暗片等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种基于光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.使用光致测试系统对成品电池片的样品进行测试；
S2.收集测试过程中所述样品的光致发光结果图及光致发光激发亮度值；
S3.根据光致发光激发亮度值与样品电压值的对应关系式计算样品上各点的电压值；
S4.根据所述光致发光结果图选出亮度差最大的两个点，并比较两个点之间的电压差异是否大于预设值，若是，则判断所述样品为明暗片。
2.根据权利要求1所述的光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述光致测试系统为在线式系统或离线式系统。
3.根据权利要求2所述的光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法，其特征在于，在步骤S1中，测试条件为：曝光时间0.1-5秒，曝光强度0.5-2个太阳强度。
4.根据权利要求3所述的光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法，其特征在于，在步骤S1中，使用经过钝化工序后的过程电池片代替成品电池片作为样品进行测试。
5.根据权利要求4所述的光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法，其特征在于，所述成品电池片/过程电池片为包括P型基底或N型基底的成品电池片/过程电池片。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法，其特征在于，所述预设值为3～8mv。
7.根据权利要求6所述的光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法，其特征在于，所述对应关系式为：y＝aln(x)+b，其中
X，为在样品上各个对应点的光致发光激发亮度值；
Y，为样品在各个点的电压值；
a、b为根据发光致光系统确定的常数项。
8.根据权利要求7所述的光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法，其特征在于，根据发光致光系统确定的常数项为：a＝25.069l，b＝471.82。
9.根据权利要求8所述的光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法，其特征在于，所述的样品为为制作叠瓦/切半组件而切割成若干小片电池的整体电池片，且光致发光结果图涉及每一块小片电池，当若干小片电池之间出现电压差异大于预设值时，则表示该整片电池片为明暗片。
10.根据权利要求9所述的光致发光系统检测太阳能电池明暗片的方法，其特征在于，所述的样品为用于制作光伏组件的完整电池片，当该完整电池片经过步骤S2-S3的测试存在电压差异大于预设值的两个区域，则表示该完整电池片为明暗片。
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