【原创】晶体硅电池组件EL缺陷汇总及分析报告

晶体硅电池组件EL缺陷汇总及原因分析报告EL检测原理EL检测仪，又称太阳能组件电致发光缺陷检测仪，是跟据硅材料的电致发光原理对组件进行缺陷检测及生产工艺监控的专用测试设备。给晶体硅电池组件正向通入1-1.5倍Isc的电流后硅片会发出1000-1100nm的红外光，测试仪下方的摄像头可以捕捉到这个波长的光并成像于电脑上。因为通电发的光与PN结中离子浓度有很大的关系，因此可以根据图像来判断硅片内部的状况。缺陷种类一：黑心片EL照片中黑心片是反映在通电情况下电池片中心一圈呈现黑色区域，该部分没有发出1150nm的红外光，故红外相片中反映出黑心，此类发光现象和硅衬底少数载流子浓度有关。这种电池片中心部位的电阻率偏高。缺陷种类二：黑团片多晶电池片黑团主要是由于硅片供应商一再缩短晶体定向凝固时间，熔体潜热释放与热场温度梯度失配导致硅片内部位错缺陷。缺陷种类三：黑斑片黑斑片一般是由于硅料受到其他杂质污染所致。通常少数载流子的寿命和污染杂质含量及位错密度有关。黑斑中心区域位错密度107个/cm2，黑斑边缘区域位错密度106个/cm2均为标准要求的1000～10000倍这是相当大的位错密度。缺陷种类四：短路黑片缺陷种类五：非短路黑片短路黑片、非短路黑片成因电池片黑片有两种，全黑的我们称之为短路黑片，通常是由于焊接造成的短路或者混入了低效电池片造成的。而边缘发亮的黑片我们称之为非短路黑片，这种电池片大多产生于单面扩散工艺或是湿法刻蚀工艺，单面扩散放反导致在背面镀膜印刷，造成是PN结反，也就是我们通常所说的N型片，这种电池片会造成IV测试曲线呈现台阶，整个组件功率和填充因子都会受到较大影响。缺陷种类六：网格片网格片是由于电池片在烧结过程中温度不当所致，网纹印属于0级缺陷，下图所示的网格片组件可以判为A级品。缺陷种类七：断栅片电池片断栅是在丝网印刷时造成的，由于浆料问题或者网版问题导致印刷不良。轻微的断栅对组件影响不是很大，但是如果断栅严重则会影响到单片电池片的电流从而影响到整个组件的电性能。缺陷种类九：过焊片电池片过焊一般是在焊接工序产生的，过焊会造成电池部分电流的收集障碍，该缺陷发生在主栅线的旁边。成像特点是在EL图像下，黑色阴影部分从主栅线边缘延副栅线方向整齐延伸。栅线外侧区域，一般为全黑阴影。栅线之间一种是全黑阴影，一种是由深至浅的过渡阴影。我们通过计算黑色区域的面积来判定缺陷的级别。缺陷种类八：明暗片明暗片是由于转换效率不同的电池片混入同一个组件中，特别明亮的电池片是电流较大的电池片，电流差异越大，亮度的差异就越明显。混档会导致高档次的电池片在组件工作过程中不能彻底发挥其发电能力，从而造成浪费。缺陷种类十：局部断路片电池片沿着主栅线的一边全部为黑色表明这一边的电子无法被主栅线收集，通常是由于电池片背面印刷偏移导致铝背场和背电极印无法接触从而形成了局部断路。我们应该在层压前EL加强检验及时将这种电池片挑出，防止流入后道工序。缺陷种类十一：裂纹片、破片裂纹片的成像特点是裂纹在EL测试下产生明显的明暗差异的纹路（黑线）。裂纹可能造成电池片部分毁坏或电流的缺失。在EL测试下，如果表现为以裂纹为边缘的一片区域呈完全的黑色，那么该区域为破片。裂纹会造成其横贯的副栅线断裂，从而影响电流收集。而主栅线因有镀锡铜带相连，不会造成断路。根据此特性，各种裂纹造成的电池失效面积如下：隐裂片、破片原因分析由于产生隐裂片和破片的原因非常复杂，各种类型的外力因素均可能造成电池片裂纹甚至破片，因此很难寻求统一规律或得出确定性答案，因此现只对有可能造成晶体硅电池组件隐裂纹或破片的原因做探索性分析。组件拆框导致的隐裂或破片锤子贴着组件敲打边框移动过的地方组件拆框导致的隐裂或破片拆框时木棒顶住边框的部位同时也顶在背板上二、焊接互联条超过电极导致的破片电池片背面电池片正面互联条超出电极焊接锡珠造成的的破片锡珠层叠人员粘胶带用力过大造成的破片粘胶带处EL探针回弹不灵活造成的裂纹压针回弹不灵活造成的裂纹人员趴在组件上造成的裂纹其他原因除了上述提到的一些常见外力因素外，还有诸多其他可能导致电池片隐裂或者破片的因素，下面做简单的列举：1.用叉车在运输组件的过程中，由于叉车较短造成最下方组件被压弯造成电池片隐裂纹。2.清胶时组件下方没有垫泡沫垫或者泡沫垫过高导致组件弯曲造成电池片隐裂纹。3.互联条和电池片的膨胀系数不一致造成电池片隐裂在经过层压后变成破片。其他原因4.来料电池片本身存在“内伤”（晶体疏松），这些电池片在经过单焊、串焊过程大部分都会破碎，但也有少量的隐裂片仍保持原状，但是经过层压后就会变成破片。5.层叠头部人员在铺绝缘条和背板时将汇流带翘起导致应力集中在主栅线上，经过层压后产生破片。6.层压机参数设定不合理，保压阶段压力过大导致电池片隐裂纹或者破片。7.分选作业人员或者焊接人员手势不合理或者用力太大都有可能造成电池片隐裂甚至破片。其他原因8.组件扒皮返修过程中人员用力按压电池片也极易造成破片。9.层叠工序5S较差时异物吸附到组件内经过层压机层压产生破片。10.层压件堆放在托盘上超过规定数量或是运输过程中颠簸均有可能导致电池片隐裂纹。11.摔组件更是导致隐裂纹的罪魁祸首总结对于我们组件制造环节来讲EL不良总体可以分为两大类即来料原因和后期人为原因。虽然电池片的好坏我们无法掌控，但是我们每个工序都可以做到及时发现及时反馈，不让不良电池片流入下一道工序，同时将不良电池片退回供应商以减少我们的损失。对于人为原因导致的EL不良虽然因素繁多不能在此一一列举，但是只要我们坚持“一轻二柔三无声”的原则对待电池片和组件，杜绝野蛮操作，尽量不让组件受到震动、挤压或冲击。相信EL不良造成的损失将会越来越少。ManyThanks