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    晶體硅太陽能電池片冷熱循環試驗

        近年來,太陽能光伏應用發展迅速,截止2016年底,全球光伏裝機量高達77.42GW,在能源結構中所占的比例逐漸上升。然而,在快速發展的同時,太陽能電池的可靠性存在著較大的隱患,主要表現為兩種形式,一種是非太陽能電池片部分的老化,如封裝材料、互連材料、玻璃蓋板等材料的老化或損壞;另一種是太陽能電池片部分的老化,如p-n結內的漏電現象、表面與界面處的缺陷增多等。本文利用鋁背場材料水煮特性的差異性,對4種鋁背場多晶太陽能電池片的水煮特性進行了研究,詳細分析了4種不同鋁背場電池片冷熱循環特性。

        試驗設備:

        冷熱循環試驗箱,冷熱沖擊試驗箱

    冷熱循環試驗

        設備特點: 

        1、實時監控,對所有動作,信號,硬件狀態實時監控,并呈現在操作界面上; 

        2、自動設定預冷/預熱溫度,調整機器的工作狀態至適當,與同行相比可節省50%能耗; 

        3、低噪音設計,噪音值都控制在65dB 以下;

        4、曲線和數據保存,所有的試驗數據和曲線可通過USB按日期選擇拷貝保存,可記錄保存120天數據及曲線。 

        試驗方法: 

        多晶硅及單晶硅電池片中,每組各自取8片,再根據GB/T9535-2005/IEC61215-2005中的冷熱循環試驗條件進行冷熱循環試驗,在相對濕度小于60%的情況下,電池片放置在冷熱沖擊試驗箱中,在(–40±2)℃和(85±2)℃溫度之間不斷循環,并保證在兩個溫度的保持時間15min,一次循環約4h。每循環5次取出樣品進行電性能測試。 

        種多晶硅電池片的冷熱循環特性 

        在冷熱循環試驗過程中,4種多晶硅電池片的效率衰減率的變化趨勢如圖2所示(衰減率是相對于老化前的初始效率)。從圖2可看出,在0~40次冷-熱循環過程中,電池片的效率衰減率明顯增大,而在40次冷-熱循環后其衰減趨于穩定,AL-2和AL-4電池片的冷-熱循環老化特性較好,AL-3電池片所表現的老化特性差。試驗前后AL-2與AL-4的電池效率衰減率分別為–10.73%和–10.50%,而AL-1和AL-3樣品的效率衰減率較大,為–12.36%和–12.98%。由此得出4種電池片的熱循環老化特性由好到差依次為:AL-4、AL-2、AL-1、AL-3,說明電池的冷-熱循環衰減特性與電池的鋁背場的配方組分有較大關系,但與背場的水煮特性無直接關系。 

    冷熱循環次數

        圖3為4種多晶硅電池片冷-熱循環70次后的EL圖,從圖3可看出,4種電池片EL圖都出現較多的黑斑,AL-2和AL-4電池片的黑斑相對較少,AL-3電池片的EL圖既有大量黑斑又有少量裂紋,與圖2中所得出的AL-2和AL-4電池片的冷-熱循環老化特性較好,和AL-3的冷-熱循環老化特性差的結論相一致。電池片冷-熱循環老化特性的較大差異,一是由于冷-熱循環條件作用下,多晶硅片存在較多的晶界與位錯缺陷得以惡化,形成少子復合,捕獲大量的電子與空穴,使該區域沒有激發出1150nm的紅外光子,導致CCD相機無法捕捉到紅外光,EL圖呈現較多黑斑缺陷;另外,由于4種鋁漿制備過程中所引進的雜質元素含量與種類不同,不同濃度的雜質元素形成少子復合,會降低基區的少子壽命,從而使4種電池片EL圖呈現不同程度的黑斑,表現出不同的冷-熱老化特性。 

    循環試驗


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