TWI418829B

TWI418829B - 太陽能電池片測試方法

Info

Publication number: TWI418829B
Application number: TW100107423A
Authority: TW
Inventors: Jihjong Hsu
Original assignee: Ritek Corp
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2013-12-11
Also published as: TW201237445A

Description

太陽能電池片測試方法

本發明係有關於一種太陽能電池片測試方法，特別是有關於一種矽晶型太陽能電池片測試方法。

由於科技的日益進步，太陽能電池片的效率與普及率也日益的提升。現今廣泛使用中的太陽能電池片其設計係具有一種p/n接面成形於前表面(接收光線之表面)附近，並於電池吸收光能時產生電子流。普通常見的電池設計在其前後二側分別形成電極。然後，這些太陽能電池片再以串聯方式互相作電氣連接以增加電壓。

因此，傳統之太陽電池片採用p型的基板，然後再利用高溫熱擴散的處理，使p型的基板上形成一層薄薄的n型半導體。在進行擴散程序前，會將表面製成粗糙化的組織(Texturing)結構，並加入抗反射層，以減少光的反射量。接著，進行網印程序，將製作完成的晶圓，塗佈上銀(Ag)膠及鋁(Al)膠，以一網印機將一種預設圖形印刷在晶圓的兩面。然後，進行共同燒結程序，將印刷有銀膠及鋁膠之晶圓，共同通過高溫燒結爐，使得銀膠及鋁膠可分別與晶圓之對應面產生共晶結構，而與晶圓因此具有一定之歐姆接觸(ohmic contact)。如此，便可於晶圓之表面接出導電電極，以完成一個簡單的太陽電池面板。

傳統之太陽能電池片製作的過程中，或者是切割的過程中，難免會產生破片的情況。也有部份切割後大小不一的太陽能電池片餘料。雖然，這些破片或切割後的餘料之功能應未受到影響。然而，欲將這些破片或切割後的餘料加以利用時，若是其轉換效率不佳，將使得最終的電子產品的品質受到影響。

然若，欲進行太陽能電池片的效率測試，其需要標準的測試設備與標準的光源，例如氙氣(Xenon)燈，以模擬太陽光源，然後進行一連串的測試，才可以判斷此太陽能電池片的品質。這樣的測試機台與測試流程，將使得生產成本因而增加，甚至於超過這些太陽能電池片的成本甚多，以致於在兼顧品質與成本的考慮下，這些太陽能電池片只好被棄置，而無法被有效的利用。

鑒於上述之先前技術說明中所述，由於傳統之太陽能電池片測試需要標準的測試設備與標準的光源，經過測試的太陽能電池片雖然可以確保品質無虞，但也因此增加了生產的成本。

根據以上所述之目的，本發明之一態樣係一種太陽能電池片測試方法。此太陽能電池片測試方法包含下列步驟，首先選擇一測試電阻，利用一光源板照射一太陽能電池片，量測該太陽能電池片之第一參數，並聯該太陽能電池片與該測試電阻，量測該太陽能電池片之第二參數，計算該太陽能電池片之一並聯電阻值，以及根據該並聯電阻，判斷該太陽能電池片之品質。

其中上述之選擇一測試電阻包含有提供複數個標準太陽能電池片，以及利用一標準光源與一標準機台，量測該些標準太陽能電池片之開路電壓(Voc)與短路電流(Isc)。此外，上述之選擇一測試電阻更包含計算該測試電阻之一電阻值(Rt)=(0.5~0.7)*(Voc/Isc)。

上述之光源板係一發光二極體光源板，較佳地係由複數個發光二極體晶片所構成。其中太陽能電池片之第一參數包含短路電流(Isc)，而太陽能電池片之第二參數包含太陽能電池片並聯測試電阻後之所量測而得之輸出電壓(Vt)與輸出電流(It)。其中上述之並聯電阻值(Rsh)=Vt/(Isc-It)。

此外，測試人員可以根據該並聯電阻值是否大於一預定的並聯電阻規格值，以判斷該太陽能電池片的品質。而該預定的並聯電阻規格值可根據需求進行設定。

因此，本發明之所揭露之太陽能電池片測試方法，可以方便地利用發光二極體(light emitting diode；LED)光源進行太陽能電池片的測試，更可以利用一測試電阻並聯太陽能電池片，以方便判斷太陽能電池片與模組的品質。因此，本發明之所揭露之太陽能電池片測試方法可以有效地利用太陽能電池片的餘料，進而提升太陽能電池片的利用率。

本發明之太陽能電池片測試方法，有效地利用平面光源，例如是發光二極體(light emitting diode；LED)光源進行太陽能電池片的測試，更利用固定電阻器並聯太陽能電池片，以方便判斷太陽能電池片的品質。因此，使得太陽能電池片的餘料可以有效地被利用，且方便地進行品質的控制，進而降低太陽能電池片的製造成本，提升太陽能電池片的利用率。以下將以圖示及詳細說明清楚說明本發明之精神，如熟悉此技術之人員在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

參閱第1圖，其係繪示本發明之太陽能電池片測試方法之電路示意圖。如圖中所示，Rs代表串聯電阻(series resistances)，Rsh代表並聯電阻(parallel or shunt resisitance)，I代表輸出電流，Rt代表測試電阻，Id代表二極體電流，亦稱之為暗電流(dark current)。

在考慮由於電子於電池內傳輸所形成之串聯電阻，以及由於製程或材料所造成之其他漏電流路徑所形成之並聯電阻，參閱第1圖，標號102為太陽能電池片之等效電路。其中，當並聯電阻值太小時，將會造成太陽能電池片的內耗，以致於無法輸出足夠的電壓與電流。

參閱第2圖，由於太陽能電池片之最大可能電流密度與最大可能電壓，分別為短路電流(Isc)與開路電壓(Voc)，所以可設計一合適的測試電阻以進行太陽能電池片的效率測試，以判斷太陽能電池片的好壞。其中，如圖所示，IV曲線圖200包含了太陽能電池板之IV特性曲線202與測試電阻特性線204。

繼續參閱第1圖，為了能更方便與快速的判斷太陽能電池片的好壞，可將一測試電阻104與太陽能電池片(太陽能電池片等效電路102)進行並聯，並經由測試點106與測試點108分別量測太陽能電池片的開路電壓、短路電流，以及並聯測試電阻104後之壓差與電流大小，亦即輸出電壓(Vt)與輸出電流(It)，並將所量測而得的數值帶入

Rsh=Vt/(Isc-It)……　公式1

因此，使用者可以快速與方便地判斷此太陽能電池片的好壞，而無需經由過多的測試與昂貴的測試機台即可方便與快速的得知此太陽能電池片的並聯電阻(Rsh)。當此量測而得之太陽能電池片的並聯電阻小於一預定的太陽能電池片的並聯電阻規格值時，代表內部的漏電流較為嚴重，故可以判斷此太陽能電池片的品質不佳，而不可以使用在電子產品上。當此量測而得之太陽能電池片的並聯電阻大於預定的太陽能電池片的並聯電阻規格值時，則可判斷此太陽能電池片的品質較佳，而可以使用在電子產品上。

由於上述之公式1僅需簡單的量測數據，即足夠判斷太陽能電池片的品質優劣，故可以方便地進行太陽能電池片的品質判斷標準。

而其中的測試電阻(Rt) 104的大小則可以經由開路電壓與短路電流的比值大小，乘上一預定的係數而得，亦即

Rt=(0.5~0.7)*Voc/Isc……　公式2

一般而言，在品質較好的太陽能電池片，可取0.7作為此預定的係數，若品質較差的太陽能電池片，可取0.5作為此預定的係數，故使用者可是實際情況選取此預定的係數。其中，Voc與Isc則可由複數個標準太陽能電池片經由一標準光源與一標準機台量測後平均而得，亦或者是根據太陽能電池片所需的成品規格來設定，其均不脫離本發明之精神與範圍。

進一步參閱第3圖與第4圖。第3圖係為本發明之太陽能電池片測試方法之LED光源示意圖，而第4圖係為本發明之太陽能電池片測試方法之流程圖。

為了更進一步方便與快速的進行太陽能電池片的品質測試。本發明進一步地利用發光二極體(light emitting diode；LED)光源板與取代傳統的氙氣(Xenon)光源。其中，第3圖僅係其一實施例，而本發明並不限制於此。

其中，LED光源300較佳地係由複數個LED晶片302所構成，藉由正極電源線304與負極電源線306將複數個LED晶片302串聯或並聯而成一合適的LED光源板。

進一步參閱第4圖之太陽能電池片測試方法之流程圖。首先為了能快速與方便地進行太陽能電池板的品質測試，需先製作複數個LED光源板，步驟410。接著，利用標準的太陽能電池片的量測機台與標準光源，量測標準太陽能電池片的各項係數，步驟420。然後，利用已製作完成之LED光源板，照射上述之標準太陽能電池片，並同時量測上述之各項係數，步驟430。

交叉比對上述之標準太陽能電池片的量測數據，並進行差異分析，步驟440。然後根據上述之差異分析的結果選擇較佳的LED光源板，步驟450。較佳的LED光源板，例如是上述之量測數據最接近標準光源與標準測試機台所量測而得之各項係數，或者是部份的係數最接近者，均可被選擇為較佳的LED光源板。

在選定了LED光源板之後，利用此選定的LED光源板，進行多組標準太陽能電池片的係數比較，步驟460。接著，將這些數據與步驟420中量測的標準太陽能電池片的各項係數進行比較後，進行一並聯電阻(Rsh)的規格值的設定，步驟470。Rsh的規格值亦可以是根據規格的要求，或者是相關電子產品使用時所需的規格進行一預定的並聯電阻規格值的設定。

然後，利用第1圖所示的測試電阻與測試電路，利用LED光源板進行太陽能電池板的品質確認，步驟480。因此，日後只要是需要確認太陽能電池板或太陽能電池模組(包含複數個太陽能電池板串聯而成之一模組)的品質，即可利用此選定的LED光源板與測試電阻與電路，快速且方便地進行太陽能電池板或模組的品質測試，並根據品質分類太陽能電池板或模組，進而將其使用在合適的電子產品之上。

如熟悉此技術之人員所瞭解的，以上所述係為本發明之較佳實施例，凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

102‧‧‧太陽能電池片等效電路

104‧‧‧測試電阻

106‧‧‧測試點

108‧‧‧測試點

200‧‧‧IV曲線圖

202‧‧‧IV特性曲線

204‧‧‧測試電阻特性線

300‧‧‧LED光源

302‧‧‧LED晶片

304‧‧‧正極電源線

306‧‧‧負極電源線

410、420、430、440、450、460、470、480‧‧‧步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：第1圖係為本發明之太陽能電池片測試方法之電路示意圖；第2圖係為本發明之太陽能電池片測試方法之IV曲線示意圖；第3圖係為本發明之太陽能電池片測試方法之LED光源示意圖；以及第4圖係為本發明之太陽能電池片測試方法之流程圖。

102．．．太陽能電池片等效電路

104．．．測試電阻

106．．．測試點

108．．．測試點

Claims

一種太陽能電池片測試方法，包含：選擇一測試電阻；利用一光源板照射一太陽能電池片；量測該太陽能電池片之第一參數；並聯該太陽能電池片與該測試電阻；量測該太陽能電池片之第二參數；計算該太陽能電池片之一並聯電阻值；以及根據該並聯電阻，判斷該太陽能電池片之品質，其中該選擇一測試電阻包含：提供複數個標準太陽能電池片；利用一標準光源與一標準機台，量測該些標準太陽能電池片之開路電壓(Voc)與短路電流(Isc)；以及計算該測試電阻之一電阻值(Rt)，其中，Rt=(0.5~0.7)*(Voc/Isc)。
如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池片測試方法，其中上述之光源板係一發光二極體光源板。
如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池片測試方法，其中上述之發光二極體光源板包含複數個發光二極體晶片。
如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池片測試方法，其中上述之量測該太陽能電池片之第一參數，包含量測該太陽能電池片之短路電流(Isc)。
如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池片測試方法，其中上述之量測該太陽能電池片之第二參數，包含量測該太陽能電池片並聯該測試電阻後之輸出電壓(Vt)與輸出電流(It)。
如申請專利範圍第5項所述之太陽能電池片測試方法，其中上述之並聯電阻值(Rsh)=Vt/(Isc-It)。
如申請專利範圍第6項所述之太陽能電池片測試方法，其中上述之判斷該太陽能電池片之品質係根據該並聯電阻值是否大於一並聯電阻規格值，以判斷該太陽能電池片的品質。