2022光伏組件衰減LeTID技術(shù)

太陽能光伏組件LeTID衰減機(jī)理、控制及測(cè)試蔣方丹阿特斯，電池研發(fā)高級(jí)總監(jiān)2019年高效多晶及光伏先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品研討會(huì)蘇州，2019年3月8日CSIQNASDAQListed目錄LeTIDLeTID衰減行為及可能機(jī)理LeTIDLeTID控制方法及表現(xiàn)LeTIDLeTID相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) 2什么是LID/LeTID？LIDLight-InducedDegradation

LeTIDLightandelevatedTemperatureInducedDegradation高溫LID（LIDatelevatedtemperature）PIDPID、LID問題已解決對(duì)于部分技術(shù)手段較少的公司，LeTID仍然是一個(gè)問題！恢復(fù)，1個(gè)月內(nèi)機(jī)制清晰，由硼氧缺陷對(duì)導(dǎo)致。PERC少子擴(kuò)散距離更長(zhǎng)，LIDLID低氧等技術(shù)手段來解決。

恢復(fù)，長(zhǎng)達(dá)幾年時(shí)間接受。高溫加速LeTID衰減PLcountPLcountNLeTIDPLcountPLcountTime(Hour)10001000Time(Hour)Time(Hour)10001000Time(Hour)LIDLID衰減行為和機(jī)理PAGE4PAGE4LIDinCz-SiLID被認(rèn)為與硼氧缺陷對(duì)相關(guān)

SchmidtJ.etal.,IEEEPhotovoltaicSpecialistsConference,13-18,(1997)SchmidtJ.etal.,PhysicalReviewB69,(2004)BotheK.etal.,JournalofAppliedPhysics99,013701(2006)BsO2&BiO2模型LIDLID控制方法PAGE5PAGE5硼氧缺陷對(duì)導(dǎo)致的LID，可以通過低氧、摻鎵、氫鈍化等技術(shù)或組合技術(shù)來有效控制。穩(wěn)定穩(wěn)定0.01sun,25℃穩(wěn)定0.01sun,25℃ForsterM.etal.,Appl.Phys.Lett.100,042110(2012)[APOLLONSOLAR] Herguth,A.etal.,Proc.4thWCPEC,940-943(2006)[Konstanz]LeTIDLeTID衰減行為–多晶首先發(fā)現(xiàn)PAGE6PAGE6LeTID衰減現(xiàn)象首先由SCHOTTSolar在多晶電池上發(fā)現(xiàn)。溫度越高，衰減幅度越大，需要長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定。摻鎵片也存在衰減。PERC電池比全鋁BSF電池更嚴(yán)重。Bdopedmc-Si Gadopedmc-Si 0.4Sun-75oC-334hrs RamspeckK.etal.,27thEUPVSEC,861-865(2012)[SCHOTTSolar]PAGE7PAGE7LeTID衰減行為–單晶也存在HanwhaQ-cells報(bào)道，在25℃條件下衰減穩(wěn)定（硼氧缺陷對(duì)）的單晶PERC電池，在75℃高溫條件下也存在LeTID衰減。FertigF.etal.,EnergyProcedia124,338–345(2017).[Hanwha]LeTIDLeTID衰減行為–大多數(shù)硅材料都存在PAGE8PAGE8更多的研究結(jié)果表明，大多數(shù)硅材料都存在LeTID

ChenD.etal.,Sol.Energ.Mat.Sol.C.185,174–182(2018).[UNSW]DopingMaterialP-typeN-typeBGaPFZ√Cz√√Cast-mono√mc√√RamspeckK.etal.,27thEUPVSEC,861-865(2012)[SCHOTTSolar] Niewelt,T.etal.,J.Appl.Phys.121,185702(2017).[Fraunhofer]LeTIDLeTID衰減比較–單晶vs.多晶PAGE9PAGE9R.Gottschalgetal.,FraunhoferCSP,35thEUPVSEC,20181A,75oC在2018年9月份的EUPVSEC會(huì)議上，F(xiàn)raunhoferCSP報(bào)道了對(duì)市場(chǎng)上商業(yè)獲取的6組單晶PERC和3組多晶PERC組件的LeTID測(cè)試結(jié)果。所有多晶PERC組件的LeTID衰減小于2%；單晶PERC組6組中有5組衰減大于2%。多晶PERC組件LeTID衰減較單晶PERC低1.7%。LeTIDLeTID衰減可能機(jī)理–HanwhaPAGE10PAGE100.3Sun-75oC 0.3Sun-75oC Hanwha的研究發(fā)現(xiàn)：LeTID對(duì)Oi含量并不敏感，但與硅錠中的高度有關(guān)聯(lián)。與ARC鈍化膜的類型和電荷無關(guān)。LeTID衰減機(jī)理可能來源于體材料。LeTIDLeTID衰減可能機(jī)理–FraunhoferPAGE11PAGE11LukaT.etal.,EnergyProcedia124,759–766(2017).[Fraunhofer]LBICmappingsatamc-SiPERCsolarcella)beforelightsoaking;b)afterlightsoaking

Cross-sectionalSEMshowsCuparticleintheenhanceddegradationregionFraunhofer的研究發(fā)現(xiàn)：LeTID衰減幅度在電池片面積內(nèi)比較均勻。晶界位置的衰減反而較低，可能是吸雜導(dǎo)致。高衰減的區(qū)域發(fā)現(xiàn)有鈍化膜損壞和存在含Cu元素的雜質(zhì)顆粒存在。LeTID衰減機(jī)理可能是雜質(zhì)和缺陷導(dǎo)致。LeTIDLeTID衰減可能機(jī)理–UNSWPAGE12PAGE12ChanC.etal.,SolarRRL1,1600028(2017).[UNSW]ChenD.etal.,SolarEnergyMaterialsandSolarCells172,293–300(2017).[UNSW]Darkannealingmodulatesthedegradationbehavior Firingcausesanidenticaldefectinbothmc-andCz-Si1Sun-75oC UNSW的研究發(fā)現(xiàn)：暗退火導(dǎo)致氫原子擴(kuò)散，誘發(fā)衰減行為變化。推測(cè)氫原子不僅起到鈍化雜質(zhì)和缺陷的作用，同時(shí)也可以誘發(fā)形成部分的復(fù)合敏感中心。單晶和多晶硅片在熱過程中形成類似的復(fù)合敏感中心。提出HID（HydrogenInducedDegradation）衰減機(jī)理。UNSWUNSW提出“氫模型”PAGE13PAGE13FungT.etal.,SolarEnergyMaterialsandSolarCells184,48–56(2018).[UNSW]WenhamA.etal.,7thWorldConferenceonPhotovoltaicEnergyConversion,20184-statemodel4態(tài)模型UNSW提出新的四態(tài)模型，引入氫原子RESERVOIR-光照”循環(huán)過程的少子壽命變化。氫原子與其它雜質(zhì)形成的缺陷對(duì)的價(jià)態(tài)變化被認(rèn)為是衰減根源。LeTIDLeTID可能機(jī)理–ISCKonstanzPAGE14PAGE14體材料衰減及再生 鈍化膜衰減 SperberD.etal.,IEEEJournalofPhotovoltaics7,1627–1634(2017).[Konstanz]ISCKonstanz的研究發(fā)現(xiàn)：高溫長(zhǎng)時(shí)間衰減后（1Sun、80oC、~100h），發(fā)現(xiàn)AlOx/SiNx鈍化膜的衰減，表現(xiàn)在J0復(fù)合電流的上升。在Fz、Cz和多晶中都發(fā)現(xiàn)類似的行為。LeTID衰減機(jī)理：不僅是體材料衰減，也包括鈍化衰減（passivationdegradation）。LeTIDLeTID可能機(jī)理–ISCKonstanz匯總結(jié)論P(yáng)AGE15PAGE15R.Kopecek:\h/guest-blog/is-letid-degradation-in-perc-cells-another-degradation-crisis-even-worse-thLIDLIDLeTIDLeTID目錄目錄PAGE16PAGE16LeTIDLeTID衰減行為及可能機(jī)理LeTIDLeTID控制方法及表現(xiàn)LeTIDLeTID相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)LID/LeTIDLID/LeTID控制方法–文獻(xiàn)調(diào)研PAGE17PAGE17 MethodsproposedMethodsproposedUNSWMethodssummarizedbyISCKonstanzR.Kopecek:\h/guest-blog/is-letid-degradation-in-perc-cells-another-degradation-crisis-even-worse-thCSICSI獨(dú)創(chuàng)的LID/LeTID控制技術(shù)PAGE19PAGE19關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和解決方案：鑄錠/硅片：雜質(zhì)控制、摻雜優(yōu)化CSAR：先進(jìn)的氫鈍化技術(shù)在線控制：加嚴(yán)的衰減監(jiān)控措施加嚴(yán)加嚴(yán)CID衰減檢測(cè)技術(shù)PAGE20PAGE20電注入衰減技術(shù)CID（CurrentInjectionDegradation）新材料/新工藝/新產(chǎn)品導(dǎo)入，采用長(zhǎng)時(shí)間CID以評(píng)估最大的衰減風(fēng)險(xiǎn)。在線工藝監(jiān)控，采用標(biāo)準(zhǔn)CID，確保產(chǎn)品質(zhì)量。CSIP4CSIP4組件LID衰減表現(xiàn)優(yōu)異PAGE21PAGE21RegularOPCTLIDmonitoringdata:P4vs.P3

P3&P4LIDwellundercontrolP4組件LID表現(xiàn)良好，甚至優(yōu)于常規(guī)P3多晶組件。CSIP4CSIP4組件LeTID衰減表現(xiàn)最佳–第三方測(cè)試報(bào)告PAGE22PAGE22CSIP4isthebestbyamileUNSW測(cè)試結(jié)果表明，CSIP4組件的LeTID衰減程度最低，性能最優(yōu)。目錄目錄PAGE23PAGE23LeTIDLeTID衰減行為及可能機(jī)理LeTIDLeTID控制方法及表現(xiàn)LeTIDLeTID相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)LID/LeTIDLID/LeTID測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)提案一覽PAGE24PAGE24標(biāo)準(zhǔn)提案SampleMethodProceduresIEC61215-1ED2Module2步法第1步：MQT19.1，初始光衰（1sun，<50℃）第2步：MQT23.1，電注入LeTID衰減（Isc-Impp，75℃）IEC63202-1Cell1步法光致衰減（1sun，60±5℃，最大20kWh）draft_LID_standard（EuropeSEMIgroup）Cell1步法電流注入LeTID衰減測(cè)試（10A，溫度和時(shí)間可變量）NP_Cell_LeTID（CSI&GCL）Cell1步法高溫光照測(cè)試（1sun，75℃或85℃，時(shí)間待定）Institutes（UNSW,etc）Cell1步法高溫光照測(cè)試（1sun，75℃或85℃，時(shí)間待定）1步法激光快速測(cè)試（20-40sun，130℃，30s）IEC61215-1ED2IEC61215-1ED2LeTID測(cè)試相關(guān)內(nèi)容PAGE25PAGE25ModuleLeTIDtestinIEC61215-1ED21ststep,MQT19.1,InitialStabilizationbylightsoaking2ndstep,MQT23.1,LeTIDDegradationLabeledas“LeTIDsensitive”ifLeTIDdegradation>5%電池片電池片LeTID測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)思路PAGE26PAGE26LeTIDLightandelevatedLeTIDLightandelevatedTemperatureInducedDegradationLeTID,aliashigh-tempLIDLightInducedDegradationatelevatedTemperature高溫LID測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)思路：低溫LID測(cè)試不能體現(xiàn)高溫衰減風(fēng)險(xiǎn)。LeTID應(yīng)該更準(zhǔn)確描述為高溫LID。制定高溫LID測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)選擇合理的測(cè)試條件，以更有效評(píng)估出高溫衰減風(fēng)險(xiǎn)，從而幫助行業(yè)提升組件產(chǎn)品質(zhì)量。高溫LID測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)可能有助于解釋再生性能，以更好地了解對(duì)實(shí)際發(fā)電性能的影響。電池片高溫電池片高溫LID測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)思路PAGE27PAGE27IEC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)草案提議（在研）：Forabatchofto-be-testcellsIVmeasurementIVmeasurementLightexposure(12kWh/m2@1sun,85±5℃