光致衰减机理及试验案例分析

为了确认光致衰减机理，作了一系列试验：硅片初始光致衰减试验、光伏组件的初始光致衰减试验、案例分析。

1.硅片初始光致衰减试验

（1）硅片不作处理和作处理的试验

1）硅片不作任何处理，测试光照前和光照后的少子寿命。试验表明：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。

2）硅片作表面纯化处理后的光致衰减试验。试验表明：纯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。由此可以预测，用此硅片制作的电池初始光致衰减的程度，以及可达到的最高电池转换效率。

3）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。

（2）未封装单/多晶硅单体太阳电池初始光致衰减试验

1）试验表明：未封装的单晶硅单体太阳电池的初始衰减试验，相对衰减0.8%～5.7%。未封装的多晶硅单体太阳电池的初始衰减试验，相对衰减0.2%～3.64%。

2）光照后，长波响应变差，表明光照后电池片体内的少子寿命已发生了衰减。

3）电池片光照后的退火处理。选取不同衰减程度的单晶硅电池片进行退火处理，效率得到很大的恢复。图7-52示出不同衰减程度的电池片退火处理效果。

（3）市场上硅片质量的状况。主流电池片的相对衰减：单晶电池片≤1%，多晶电池片≤0.5%。较差的硅片做成电池组件后，其相对衰减接近6%（单晶）和4%（多晶）。质量特别差的硅片做成电池组件后，其相对衰减超过10%（单晶）。对特别差的材料进行理化分析，发现其中的硼、磷等杂质都是严重超标。光伏组件输出功率初始衰减现象，主要发生在单晶硅太阳电池上，多晶硅太阳电池初始衰减较小。

图7-52 不同衰减程度的电池片退火处理效果(www.xing528.com)

2.光伏组件的初始光致衰减试验

（1）光伏组件的核心组成部分就是太阳电池片。如果太阳电池片的性能发生衰减，就必然导致光伏组件的输出功率下降，并极易在组件中引起热斑。

（2）如果电池串与串之间电流不一致，在接了旁路二极管的组件特性曲线上可以看到“台阶曲线”。

（3）通过测量光照前后组件的输出特性曲线和红外成像分析，可以考察组件的初始光至衰减现象。如果电池片的衰减基本一致，尽管输出功率下降，但I-V曲线还是正常的，也无热斑出现，其曲线和红外图像与正常组件类似；如果电池的衰减不一致，将导致图7-53所示I-V曲线出现台阶。

对于出现台阶曲线的组件用红外成像检查，可发现有些组件出现热斑。这种热斑的温度与周围电池的温度相差较大，过热的区域可引起EVA加快老化变黄，使该区域透光率下降，从而使热斑进一步恶化，导致组件的早期失效。

3.案例分析 对某供应商提供的一批质量极差的硅片进行了全过程的跟踪试验，将转换效率为16%的电池片，经弱光光照15h后（光源为节能灯11W×40只），发现电池片转换效率大幅衰减，且离散性也很大，效率最高的为15.4%，最低的仅为13%。将光照后的电池片重新检测分档，按效率的分布情况做成14组件，组件经太阳光光照后的功率又进一步下降。

图7-53I-V曲线出现台阶

试验表明：

1）光照强度影响组件功率的衰减幅度。

2）尽管普通的节能灯没有使该电池片衰减到稳定的程度，但是通过光照后二次分选，剔出了效率衰减大的电池片，使每个组件内电池片性能基本一致。对这类电池，如果不经过光照和二次分选而直接做成组件，那些衰减较为严重的电池片，会分散在各个组件内，导致组件的整体功率下降更多，并将引起组件曲线异常和热斑。

3）这批电池转换效率衰减幅度在10%～24%之间。