光致衰减问题讨论

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1、1报告内容提要引言（一）P型(掺硼)晶体硅太阳电池初始光致衰减机理（二）P型(掺硼)晶体硅片少子寿命及太阳电池光致衰减试验（三）光伏组件的初始光致衰减试验（四）光伏组件输出功率初始衰减问题的解决方案2引言光伏组件输出功率的衰减可分为两个阶段：第一个阶段，我们可以把它称作初始的光致衰减，即光伏组件的输出功率在刚开始使用的最初几天内发生较大幅度的下降，但随后趋于稳定。导致这一现象发生的主要原因是P型（掺硼）晶体硅片中的硼氧复合体降低了少子寿命。第二个阶段，我们可以把它称作组件的老化衰减，即在长期使用中出现的极缓慢的功率下降，产生的主要原因与电池缓慢衰减有关，也与封装

2、材料的性能退化有关。3引言为什么光致衰减现象又被关注：P型(掺硼)的太阳电池的光致衰减现象是在七十年代发现的，为什么近期光伏产业界和研究机构又对此产生了较大的关注呢？其主要原因是由于光致衰减导致的一些光伏组件的功率下降幅度远远超出了客户所能接受的范围，这就使组件制造商面临着潜在的赔偿风险。4引言导致光伏组件功率出现早期下降的主要原因有：（一）硅片质量差，导致电池出现较大幅度的初始光致衰减；（二）组件制造工艺不合理，出现诸如电池片隐裂、EVA交联度不好、脱层、焊接不良等质量问题．（三）一些组件制造商功率测试不准确或有意在输出功率上虚报。5一.P型(掺硼)晶体硅太阳

3、电池初始光致衰减机理30多年前，H.FischerandW.Pschunder等人首次观察到P型（掺硼）晶体硅太阳电池的初始光致衰减现象．6大家基本一致的看法是：光照或电流注入导致硅片中的硼和氧形成硼氧复合体，从而使少子寿命降低，引起电池转换效率下降，但经过退火处理，少子寿命又可被恢复，其可能的反应为：Bs＋2Oi（少子寿命高）光照或电流注入退火处理BsO2i（少子寿命低）一.P型(掺硼)晶体硅太阳电池初始光致衰减机理7据文献中报道：（一）含有硼和氧的硅片经过光照后出现不同程度的衰减（如图2、图3、图4所示）。硅片中的硼、氧含量越大，在光照或电流注入条件下产生的

4、硼氧复合体越多，少子寿命降低的幅度就越大。(二）在低氧、掺镓、掺磷的硅片中少子寿命随光照时间的衰减幅度极小。一.P型(掺硼)晶体硅太阳电池初始光致衰减机理8一.P型(掺硼)晶体硅太阳电池初始光致衰减机理图2低氧掺硼、有氧掺磷、有氧掺硼的Fz硅片和有氧掺硼Cz硅片少子寿命衰减随光照时间的关系(2)9一.P型(掺硼)晶体硅太阳电池初始光致衰减机理图3掺硼、掺镓、掺磷的Cz硅片和硼掺杂的MCZ硅光照前后少数载流子寿命的变化(3)10一.P型(掺硼)晶体硅太阳电池初始光致衰减机理图4不同硼掺杂浓度硅片的少子寿命随时间的变化关系(4)11二.P型(掺硼)晶体硅片少子寿命及

5、太阳电池光致衰减试验(一）P型（掺硼）单/多晶硅片少子寿命的光致衰减试验１．原始硅片的光致衰减试验硅片不做任何处理，测试光照前和光照后的少子寿命。图5未经清洗、钝化的单/多晶裸硅片少子寿命随时间的变化关系试验结论：从图5可以看出，单/多晶裸硅片若不经过清洗钝化，其少子寿命几乎随着光照时间变化不大，这是因为硅片表面复合中心占主导地位，掩盖了光照对体少子寿命的影响，因此对不经过清洗、钝化的裸硅片，无法确定少子寿命与光照时间的对应关系，也就无法判断硅片的质量．12２．表面钝化硅片的光致衰减试验去除硅片损伤层＋硅片清洁+硅片表面钝化（碘酒），测试光照前和光照后的少子寿命

6、。二.P型(掺硼)晶体硅片少子寿命及太阳电池光致衰减试验图6清洗、钝化后单/多晶硅片少子寿命和光照时间的关系试验结论：钝化后硅片的表面复合已不占主要地位，而以体内复合为主，且硅片的体少子寿命随光照而衰减。不同质量的材料在光照之后其少子寿命衰减幅度有较大差别，由此基本可以预测出用此硅片制作的电池的初始光致衰减的程度以及可达到的最高电池转换效率。13３．表面钝化硅片的光致衰减及退火恢复试验将这些光照衰减后的硅片进行退火处理，硅片的寿命得到很大程度的恢复。这和文献中的报道是一致的，如图7所示。二.P型(掺硼)晶体硅片少子寿命及太阳电池光致衰减试验图7单晶硅片少子寿命经

7、过退火后恢复14二.P型(掺硼)晶体硅片少子寿命及太阳电池光致衰减试验（二）．P型（掺硼）单/多晶硅太阳电池的初始光致衰减试验１．未封装的单晶硅单体太阳电池的初始光致衰减试验图8单晶电池（相对衰减5.7%）I-V曲线图10单晶（相对衰减0.8%）电池I-V曲线15二.P型(掺硼)晶体硅片少子寿命及太阳电池光致衰减试验２．未封装的多晶硅单体太阳电池的初始光致衰减试验图9多晶电池（相对衰减3.64%）的I-V曲线图11多晶（相对衰减0.2%）的电池I-V曲线16二.P型(掺硼)晶体硅片少子寿命及太阳电池光致衰减试验３．光照前后电池片的量子效率对比光照后，长波响应变差

8、，这表明光照后电池片体内