太阳能组件EL测试原理.pdf

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1、电致发光检测方法及其应用电致发光检测方法及其应用Willurpimd,Jacky电致发光，又称场致发光，英文名为Electroluminescence，简称EL。目前，电致发光成像技术已被很多太阳能电池和组件厂家使用，用于检测产品的潜在缺陷，控制产品质量。一、EL测试原理图1EL测试原理图EL的测试原理如图1所示【1】，晶体图2EL强度决定于正向注入电流密度和少子扩散长度硅太阳电池外加正向偏置电压，电源向太EL图像的亮度正比于电池片的少子扩阳电池注入大量非平衡载流子，电致发光散长度与电流密度（见图2【2】），有缺过程

2、中，很容易产生裂片，裂片分两种，依靠从扩散区注入的大量非平衡载流子不陷的地方，少子扩散长度较低，所以显示一种是显裂，另一种是隐裂。前者是肉眼断地复合发光，放出光子；再利用CCD相机出来的图像亮度较暗。通过EL图像的分析可直接观察到，但后者则不行。后者在组捕捉到这些光子，通过计算机进行处理后可以有效地发现硅材料缺陷、印刷缺陷、件的制作过程中更容易产生碎片等问题，显示出来，整个的测试过程是在暗室中进烧结缺陷、工艺污染、裂纹等问题。影响产能。行。通过EL图就可以观测到，如图3所示，本征硅的带隙约为1.12eV，这样我们二、

3、EL图像分析由于（100）面的单晶硅片的解理面是（可以算出晶体硅太阳电池的带间直接辐射111），因此，单晶电池的隐裂是一般沿着复合的EL光谱的峰值应该大概在1150nm附1.隐裂硅片的对角线方向的“X”状图形。近，所以，EL的光属于近红外光（NIR）。硅材料的脆度较大，因此在电池生产电致发光检测方法及其应用电致发光检测方法及其应用Willurpimd,Jacky但是由于多晶硅片存在晶界影响，有时很难区分其与隐裂，见图4的红圈区域。所以给有自动分选功能的EL测试仪带来困难。图4多晶片的EL图图5印刷断线的EL图2.断栅

4、3.烧结缺陷一般而言，烧结参数没有优化或设备印刷不良导致的正面银栅线断开，从存在问题时，EL图上会显示网纹印(图6左)图5的EL图中显示为黑线状。这是因为栅线。采取顶针式或斜坡式的网带则可有效消断掉后，从busbar上注入的电流在断栅附除网带问题，图6右是顶针式烧结炉里出来图3单晶硅电池的隐裂EL图及区域放大图近的电流密度较小，致EL发光强度下降。的电池，图中黑点就是顶针的位置。电致发光检测方法及其应用电致发光检测方法及其应用Willurpimd,Jacky直拉单晶硅拉棒系统中的热量传输过程对晶体缺陷的形成与生长起着

5、决定性的作用。提高晶体的温度梯度,能提高晶体的生长速率,但过大的热应力极易产生位错。图7就是我们一般所说的“黑心”片的EL图。在图中可以清楚地看到清晰的旋涡缺陷,它们是点缺陷的聚集,产生于硅棒生长时期。此种材料缺陷势必导致硅的非图6有烧结问题的EL图平衡少数载流子浓度降低，降低该区域的EL发光强度。4.“黑心”片5.“漏电”问题图7黑心片EL图图8漏电电池片的EL图、红外图、局部放大图电致发光检测方法及其应用Willurpimd,Jacky漏电电池一般指电性能测试时，Irev2可能测量出电池的辐射发热。但用其他种并联

6、的方式连接起来，因此，EL也适用于值（给电池加反向偏置电压-12V时的电流类的探测器则可以，如fluke的红外热像仪组件的质量监控，在组件层压前和成品监值）偏大的片子。如图8第一幅图所示，EL使用的是氧化钒（VOx）的微辐射计，其可督，均可以使用EL抽检组件质量问题。如显示的较粗黑线表明该区域没有探测器可观测光谱区间为8至14μm，因此可以测量图10所示，通过组件的EL图，可以看出组探测到的光子放出。我们再给电池加反压远红外光。件内部电池隐裂、断栅、黑心片等问题。测试其发热情况，结果如图8第二幅图，可见与EL对应区域

7、发热严重。用显微镜观察后分析可知，在电池正面银浆印刷，由于硅片表面存在划伤，浆料进入裂缝的pn结位置；分选的IV测试加12V反压时，直接导致正面pn结烧穿短路。因此，EL测试时，该区域显示为黑色。需要额外说明的是，很多人认为EL测试时对电池加“反压”，可以观测Irev2值的分布，这是不对的。如图9所示的硅太阳电池的光子发光光谱范围，机理及探测器图9硅太阳电池的光子发光光谱范围，机理及探测器的适用范围。EL使用的探测器一般为硅的的适用范围CCD，它的可测量光谱最多到1200nm左右，三、EL在组件中的应用而加反压下的电

8、池的发热为辐射热，属于远红外（FIR）的范围。因此，硅的CCD不图10组件EL图组件是由晶体硅太阳电池通过串联或电致发光检测方法及其应用电致发光检测方法及其应用Willurpimd,Jacky但EL在测试组件时存在一些问题：由式测试的光致发光（Photoluminescence，Walter.“PROGRESSINSILICONSOLAR于组件