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专业!终于把单、多晶组件的LID讲清楚了!

深圳海外装饰工程通讯 2025-01-07 0

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1) P型PERC电池的光衰明显高于常规BSF电池,因此须要进行“再生”处理;

2)单晶PERC电池的光衰以“B-O”光衰为主,事理上可通过光注入、电注入及掺Ga来办理,但对制造商技能水平提出更高哀求,投资者需选择可靠供应商。

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3)多晶PERC电池的光衰机理繁芜,也会发生“再生”过程但耗时良久,家当化须要利用高品质硅片并加强电池的出厂光衰管控。

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(图片来自网络侵删)

一、晶硅组件的光衰的缘故原由

硼(B)掺杂的P型单晶硅(Cz-直拉法)电池的光衰征象早在1973年已创造,该光衰之后被创造可一定程度规复的。

Jan Schmidt创造了该光衰紧张是“B-O对”引起的并给出了该毛病的构造(2003)。
Axel Herguth提出了“再生态”理论阐明初始光衰后功率规复并保持稳定的事理(2006)。

P型多晶硅电池的衰减则因氧含量相对少而规复过程不明显,该衰减被认为不仅与B-O对干系,同时也与金属杂质干系。

B-O引起的光衰经由一段韶光的光照可有一定程度的规复,如P型单晶硅组件在最初户外运行的2~3个月,会经历较明显的衰减与部分规复过程,商业化产品首年的衰减可保持在3%以内,P型多晶组件的首年衰减则一样平常按£2.5%来质保,电池均无需经由“再生”处理。

二、PERC组件的光衰处理

P型PERC技能对晶硅电池背面做钝化,电子须要扩散更长的间隔经由激光开槽处才能传输到背面的铝电极,因此毛病与杂质会引起更加明显的光衰。

如下图所示,P型单晶PERC电池的光衰均高于常规单晶,P型多晶PERC电池的光衰也高于常规多晶,单晶PERC电池光衰达到3%后开始规复,多晶PERC电池在约40小光阴衰快速达到约3%后连续衰减至5.5%以上,铸造单晶在400小时内也并未发生光衰规复。

因此,PERC电池须要经由“再生”处理,如下图所示,在130摄氏度1.2suns光照1小时的再生处理并稳定后,单晶PERC电池效率可规复初始值的99.5%。
2014年起单晶PERC技能开始规模运用的缘故原由便是:

1)创造了具有很好钝化效果的AlOx,

2)通过家当化的“再生”处理可以对单晶PERC电池的光衰有效掌握。

研究职员也创造光致衰减实际上是载流子(Carrier)引起的光衰,LID也就可以称之为CID,高剂量光照或高电流注入均可以加速“再生”过程,生产出“B-O光衰”基本被肃清的PERC电池。

值得指出的是:常规单晶电池如经由再生处理后的光衰表现略优于单晶PERC电池,很可能是 “B-O光衰”光衰被基本肃清后杂质引起的光衰所起的浸染,以是制造单晶PERC电池有必要把稳硅片的杂质含量。

UNSW(新南威尔士大学)认为(光致)再生过程的机理在于匆匆使P型硅中存在的H+转化为H0,H0可以钝化BO+毛病乃至金属离子如Fei+、Cri+,商业化的光致再生设备因须要高生产速率,因此须要利用到高强度的光照(如激光)以在几秒钟内完成再生过程。
如下报告列举了5家供应光致再生(LIR,Light induecdregeneration)设备的企业,其设备均有很好的处理效果。

海内的晶宝、时创、昊建等均开拓了电注入(电致再生)设备,不同于光注入设备须要在电池端与在线生产,电注入设备可以离线支配在电池端或组件端,多个电池片堆叠通电处理,在制造端也得到了大规模的运用。

其余,掺Ga的P型硅与掺磷的N型硅则可以根本上杜绝了“B-O”衰减,也可以办理单晶PERC技能的光衰风险。
因此单晶PERC技能规模运用在理论上不存在问题,却对硅片品质与电池技能提出了更高的哀求,光伏电站投资者须要选择技能可靠的供应商以避免风险。

三、多晶PERC光衰与LeTID

根据以下2012年的 研究,低氧与掺Ga均无法办理多晶PERC电池的光衰问题,并展示了不同温度下测试光衰的差别,75oC下的光衰明显高于25oC的结果,而75oC是组件户外事情时可能涌现的温度。

因此,Q-Cells在15年命名的LeTID(Light and elevated TemperatureInduced Degradation,光与升温导致的衰减)并不是一个新的观点,不少文献还是坚持利用LID in mc-silicon(多晶光衰)来描述同一征象。
Q-Cells创造多晶PERC电池的开路电压衰减在95oC高载流子注入的情形下在800小时后规复至约99%,表明了多晶PERC电池再生态处理理论上的可行性,但由于耗时非常久,家当化付出的本钱就会很高。

多晶PERC电池在暗退火处理(如150oC,10小时)时可发生类似的衰减行为,研究者认为该过程与LeTID有相同的机理,因此可以通过研究暗退火过程以确定LeTID的根本事理。

UNSW创造P型Cz单晶硅、Fz单晶硅以及N型硅在暗退火后也会发生衰减(考虑到暗退火条件并不见于户外运用,没有必要因此担心单晶PERC技能的家当运用)。
UNSW创造了LeTID与氢的干系性;M. A. Jensen认为LeTID是氢与硅片中的一种和几种毛病共同浸染导致的(Evaluating root cause: The distinct roles of hydrogen and firing inactivating light and elevated temperature-induced degradation,2018);Kenta Nakayashiki认为根本缘故原由可能是两个:

1)氢和深能级檀越毛病共同形成的点毛病;

2)含Cu复合毛病的构型变革(Engineering Solutions andRoot-Cause Analysis for Light-Induced Degradation in p-Type MulticrystallineSilicon PERC Modules, 2016);Mallory A. Jensen则创造杂质元素Cu和Ni在LeTID过程中起着关键浸染(Solubility and Diffusivity: Important Metrics in the Searchfor the Root Cause of Light and Elevated Temperature-Induced Degradation, 2018)

总之,多晶PERC的LID(或称LeTID)的根本缘故原由仍没有定论,考虑到各研究者都有实验依据,光衰很可能是多种成分共同浸染导致的。
对付家当化的办理上,多晶PERC生产商须要做的包括严控多晶硅片质量(采取高品质硅料),永劫光‘再生’处理以及严控电池出厂光衰测试(75oC测试,提高抽测频次)。
考虑到18年下半年多晶硅片处于亏本发卖的情形,差的硅料、回料很可能被用到,质量相对较差的硅片制成的多晶PERC组件在系统中存在较高的潜在风险。

目前晶硅电池LeTID的测试标准正在谈论中,对付多晶PERC的光衰管控只有出厂测试才故意义,仅仅看第三方的送样测试结果的参考代价不大,一方面多晶硅片来自铸锭不同位置,硅片内部毛病的情形有不同;另一方面单片电池/组件是可以通过分外处理做到低光衰的。

四、总结

A. P型PERC电池的光衰明显高于常规BSF电池,因此须要进行“再生”处理;

B. 单晶PERC电池的光衰以“B-O”光衰为主,事理上可通过光注入、电注入及掺Ga来办理,但对制造商技能水平提出更高哀求,投资者需选择可靠供应商。

C. 多晶PERC电池的光衰机理繁芜,也会发生“再生”过程但耗时良久,家当化须要利用高品质硅片并加强电池的出厂光衰管控。

(解释:本文为读者投稿,不代表本头条号不雅观点)

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