2023電致發(fā)光成像測(cè)試晶體硅光伏組件缺陷的方法

電致發(fā)光成像測(cè)試晶體硅光伏組件缺陷的方法目??錄前言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語(yǔ)和定義 1樣品準(zhǔn)備 2測(cè)試設(shè)備 2環(huán)境要求 5儀器校準(zhǔn) 5測(cè)試流程 5報(bào)告 6附錄A(資料性附錄)EL檢測(cè)設(shè)備分類(lèi) 7附錄B(資料性附錄)EL檢測(cè)設(shè)備空間分辨率測(cè)試方法 8附錄C(資料性附錄)EL檢測(cè)設(shè)備等級(jí)校準(zhǔn)樣板 9附錄D(資料性附錄)EL缺陷分類(lèi) 10I電致發(fā)光成像測(cè)試晶體硅光伏組件缺陷的方法范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于室內(nèi)晶體硅光伏組件中電池缺陷的測(cè)試，室外測(cè)試可參考使用。規(guī)范性引用文件GB/T2297太陽(yáng)光伏能源系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)GB/T29298-2012數(shù)字(碼)照相機(jī)通用規(guī)范IEC61215-1:2016地面用光伏組件—設(shè)計(jì)鑒定與定型—第1（Terrestrialphotovoltaic(PV)modules-Designqualificationandtypeapproval-Part1:Requirementsfortesting）術(shù)語(yǔ)和定義GB/T2297確立的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。電致發(fā)光 electroluminescence(EL)電致發(fā)光，簡(jiǎn)稱(chēng)EL，是指由于電場(chǎng)作用而產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象。EL分為兩種類(lèi)型：一種是半導(dǎo)體p-n結(jié)的注入式電致發(fā)光；另一種是本征型電致發(fā)光。目前光伏產(chǎn)業(yè)使用較多的是太陽(yáng)電池正向偏置下少子注入式的電致發(fā)光。缺陷 defect曝光時(shí)間 exposuretime缺陷檢測(cè)儀成像傳感器接收太陽(yáng)電池組件電致發(fā)光信號(hào)所用的時(shí)間。成像時(shí)間 imagingtime1像素 pixel圖像傳感器上能單獨(dú)感光的物理單元。雜散光 straylight圖像傳感器對(duì)太陽(yáng)電池組件進(jìn)行缺陷檢測(cè)時(shí)接收到的除電致發(fā)光之外的影響成像圖像的光?；叶戎?graylevel灰度峰值 peakofgrayscalehistogram指黑白圖像的灰度直方圖中最多像素?cái)?shù)的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的灰度值。樣品準(zhǔn)備測(cè)試樣品為單片組件。IEC61215-1:20168章的規(guī)定。測(cè)試樣品表面需保持清潔，無(wú)明顯的裂痕或異物等。測(cè)試設(shè)備測(cè)試設(shè)備組成EL1A。1—直流電源；2—測(cè)試樣品(晶體硅組件)；3—成像系統(tǒng)；4—暗室；5—圖像處理系統(tǒng)。2圖1EL檢測(cè)設(shè)備示意圖直流電源也稱(chēng)恒流電源。能為太陽(yáng)電池組件提供正向直流電流的裝置。成像系統(tǒng)成像探測(cè)器應(yīng)使用Si、Ge、InGaAs等材料制成，需對(duì)光伏組件的電致發(fā)光波段有響應(yīng)。成像鏡頭EL成像鏡頭應(yīng)該允許光伏組件產(chǎn)生的電致發(fā)光透過(guò)。為了得到高質(zhì)量的圖像，通?？梢圆捎?50nm作為允許成像波段的下限波，同時(shí)利用濾光片或涂層來(lái)消除雜散光。操作軟件暗室圖像處理系統(tǒng)圖像處理軟件用于對(duì)成像探測(cè)器采集到的圖像信息進(jìn)行處理,如可進(jìn)行圖像拼接、圖形取向等編輯，以得到（趨向白色1EL注2：圖像取向：為了更容易比較，建議EL圖像的方向與人體觀察一致，并且還應(yīng)指示接線(xiàn)盒的位置。圖像顯示系統(tǒng)1ELEL光學(xué)性能空間分辨率Rs。EL（分辨力）作為基本要求，該指標(biāo)可直接用于測(cè)試儀的級(jí)別判定。3依據(jù)GB/T29298-2012《數(shù)字(碼)照相機(jī)通用規(guī)范》，空間分辨率可以以每毫米的線(xiàn)對(duì)（lp/mm）表示。該測(cè)試方法的細(xì)節(jié)在附錄B中介紹。表1 空間分辨率的等級(jí)劃分 單位為等級(jí)空間分辨率(Rs)（對(duì)于2.0m*1.0m視場(chǎng)）A+Rs≥1.0A0.5≤Rs＜1.0B0.25≤Rs＜0.5C0.1針對(duì)不同的使用場(chǎng)合要求，隱裂檢測(cè)儀要具備的等級(jí)要求如下：——對(duì)于測(cè)試實(shí)驗(yàn)室用的隱裂檢測(cè)儀，空間分辨率應(yīng)至少為A級(jí)；——光伏組件制造生產(chǎn)線(xiàn)用的隱裂檢測(cè)儀，空間分辨率應(yīng)至少為B級(jí)；——注1：不同缺陷的電致發(fā)光特性差異很大，因此缺陷的實(shí)際幾何形狀與EL成像的幾何形狀并不直接對(duì)應(yīng)。注2：通過(guò)在不同的位置應(yīng)用更多的測(cè)試可以減少不確定性，確定系統(tǒng)的分辨率。失真表示太陽(yáng)能模組圖像的變形程度，失真不得干擾識(shí)別缺陷。噪聲表示成像探測(cè)器在成像平面中的光學(xué)圖像響應(yīng)的變化；噪聲不應(yīng)影響缺陷的正確識(shí)別。雜散光表示干擾成像的光；EL檢測(cè)設(shè)備必須具有抑制雜散光的能力。缺陷識(shí)別表示對(duì)太陽(yáng)電池組件電致發(fā)光圖像中的缺陷特征進(jìn)行區(qū)分和標(biāo)記。為了提高檢測(cè)效率，EL檢電學(xué)性能正向電流,也稱(chēng)為偏置電流。通常為恒流運(yùn)行模式。根據(jù)被測(cè)組件的參數(shù)，電源必須能夠設(shè)置短路電流（Isc）的0.1倍～1.0倍。檢測(cè)效率4概述太陽(yáng)電池組件單次檢測(cè)時(shí)間的長(zhǎng)短,主要由曝光時(shí)間和成像時(shí)間來(lái)控制。曝光時(shí)間以滿(mǎn)足檢測(cè)成像質(zhì)量和檢測(cè)效率的要求，可調(diào)節(jié)。成像時(shí)間滿(mǎn)足太陽(yáng)電池組件檢測(cè)效率的要求的時(shí)間。對(duì)于量產(chǎn)的EL檢測(cè)設(shè)備，通常應(yīng)小于30s。圖像顯示像素分辨率M*NN是指圖像的寬度對(duì)于同一個(gè)太陽(yáng)電池組件EL檢測(cè)圖像比較，應(yīng)當(dāng)采用具有相當(dāng)像素分辨率的圖像進(jìn)行?；叶确逯礒L（如正向電流、曝光時(shí)間、照相機(jī)孔徑），以獲得具有合理ELEL30％~70％之間。環(huán)境要求由于EL檢測(cè)設(shè)備的靈敏度高，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足以下以列項(xiàng)形式要求：a) 環(huán)境溫度：5℃?45℃；b）環(huán)境相對(duì)濕度：≤75％RH,滿(mǎn)足設(shè)備的使用要求；儀器校準(zhǔn)EL日常點(diǎn)檢：找到具有相對(duì)一致的發(fā)光亮度區(qū)域的模組角和中間電池片作為基準(zhǔn)。C，EL測(cè)試流程測(cè)試準(zhǔn)備及測(cè)試前確認(rèn)5EL暗室：在室內(nèi)可保證測(cè)試環(huán)境黑暗，而且暗室的門(mén)或者窗戶(hù)可正常開(kāi)關(guān)。0.1STC（Isc）。0.60.2Isc。樣品：清潔樣品表面，確認(rèn)無(wú)明顯的干擾測(cè)試結(jié)果判斷的臟污、異物或劃痕等。測(cè)試操作流程先打開(kāi)電源，然后按以下流程操作。接通電源與試驗(yàn)樣品，將測(cè)試樣品正極與恒流電源正極相連，負(fù)極與恒流電源負(fù)極相連。確認(rèn)圖像系統(tǒng)的空間分辨能力。輸入測(cè)試樣品序列號(hào)，關(guān)閉暗室，開(kāi)始拍照。圖像分析,按下述進(jìn)行：保存圖像；打開(kāi)暗室，取出測(cè)試樣品;檢查測(cè)試圖片缺陷，并按照缺陷分類(lèi)（D）判定缺陷類(lèi)型。報(bào)告報(bào)告至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：a)樣品來(lái)源、名稱(chēng)及規(guī)格；b)儀器名稱(chēng)、型號(hào)及等級(jí)；c參數(shù)設(shè)定（電流、電壓、曝光時(shí)間等）；e)樣品的描述、狀態(tài)和明確的標(biāo)識(shí)；f)試驗(yàn)結(jié)果（包括缺陷類(lèi)型、數(shù)量和圖像）；g)試驗(yàn)操作者、審核、批準(zhǔn)、報(bào)告編號(hào)；本標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)；j)試驗(yàn)日期。6附錄A(資料性附錄)EL按成像方式可分為固定式與掃描式固定式結(jié)構(gòu)指的是成像鏡頭以及被檢測(cè)組件在進(jìn)行太陽(yáng)電池組件的一次缺陷檢測(cè)時(shí)都處于固定位置，不發(fā)生移動(dòng)。掃描式結(jié)構(gòu)指的是成像鏡頭或者被檢測(cè)組件在進(jìn)行太陽(yáng)電池組件的一次缺陷檢測(cè)時(shí)有發(fā)生移動(dòng)。按成像光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為直接式與間接式ELEL根據(jù)鏡頭數(shù)量可分為單鏡頭與多鏡頭ELEL7附錄B(資料性附錄)EL檢測(cè)設(shè)備空間分辨率測(cè)試方法成像時(shí)間測(cè)試方法光伏組件的電氣連接成功后，使用已校準(zhǔn)的計(jì)時(shí)器記錄從測(cè)試開(kāi)始到完成光伏組件圖像顯示的時(shí)間?？臻g分辨率測(cè)試方法目前有很多方法來(lái)表示圖像系統(tǒng)的空間分辨率，比如調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）、線(xiàn)對(duì)數(shù)分辨能力等。對(duì)于EL圖B.1空間分辨率測(cè)試板8附錄C(資料性附錄)EL檢測(cè)設(shè)備等級(jí)校準(zhǔn)樣板C.1校準(zhǔn)樣板示例,見(jiàn)圖C.1C.1校準(zhǔn)樣板示例9缺陷種類(lèi)

附錄D(資料性附錄)EL缺陷分類(lèi)晶體硅光伏組件缺陷可歸納為形狀類(lèi)、亮度類(lèi)、位置類(lèi)三大類(lèi)。形狀類(lèi)缺陷主要包括微裂紋、裂片、黑斑、絨絲、網(wǎng)絡(luò)片、刮傷、同心圓；電池片表面的微裂紋，可包括平行于焊帶、垂直于焊帶、非貫穿性、45°、交叉、脈狀微裂紋。示例1：微裂紋（平行于焊帶）：通常裂紋方向與焊帶保持平行，由電池片的一邊邊緣到另一邊邊緣，如圖D.1所示。a） b) c)圖D.1平行于焊帶的微裂紋圖像示例2：微裂紋（垂直于焊帶）：垂直于焊帶的貫穿性裂紋如圖D.2所示。3：

a) b)圖D.2垂直于焊帶的微裂紋圖像微裂紋（非貫穿性）：從電池片邊緣延伸到電池片內(nèi)部的非貫穿性裂紋如圖D.3所示。10

b) c)圖D.3非貫穿的微裂紋圖像微裂紋（45°）：D.4a) b)示例5：微裂紋（交叉）：2條或多條交叉的裂紋如圖D.5所示。示例5：微裂紋（交叉）：2條或多條交叉的裂紋如圖D.5所示。a) b) 圖D.5交叉的微裂紋圖像示例6：微裂紋（脈狀）：脈狀的多條裂紋，且延伸到多個(gè)電池片邊界如圖D.6所示。11b) c)7：

圖D.6脈狀的微裂紋圖像裂片：圖像中呈現(xiàn)黑色或暗色電池片裂片區(qū)域，這些區(qū)域已從電路中部分或全部分離，如圖D.7所示。

a) b) c)圖D.7裂片的圖像黑斑：分布在電池片上的不規(guī)則黑色斑狀區(qū)域如圖D.8所示。a) b) c)9：

圖D.8黑斑的圖像絨絲：分布在電池上的絨狀或云狀暗色區(qū)域如圖D.9所示。12

b) c)圖D.9絨絲的圖像刮傷（線(xiàn)痕）：電池表面不連續(xù)的線(xiàn)痕如圖D.10所示。b) c)圖D.10刮傷的圖像亮度類(lèi)缺陷：主要包括失配、短路、虛焊（暗斑）、過(guò)焊、亮斑等缺陷。示例11：失配：同一組件中不同電池呈現(xiàn)不同的亮度如圖D.11所示。b)圖D.11失配的圖像示例12：13T/CPIA0009—2019短路：整個(gè)電池片或電池串成全黑色，或者較其它偏暗的電池片，且其上焊帶兩側(cè)分布有暗色區(qū)域如圖D.12所示。a) b)圖D.12短路的圖像示例13：所示。a） b） c）e） f)圖D.13暗斑的圖像示例14：亮斑：分布在焊帶兩邊的明亮區(qū)域，是電流分布不均的表現(xiàn)，如圖D.14所示。14T/CPI