晶體硅光伏電池電致發(fā)光測試方法 征求意見稿

ICS27.160

K83

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CPIA00XX—201X

晶體硅光伏電池電致發(fā)光測試方法

Testmethodofelectroluminescence(EL)imagingforcrystallinesilicon

photovoltaiccells

（征求意見稿）

（2019.5）

在提交反饋意見時(shí)，請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

201X-XX-XX發(fā)布201X-XX-XX實(shí)施

中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布

T/CPIA00XX—201X

晶體硅光伏電池電致發(fā)光測試方法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了晶體硅光伏電池的電致發(fā)光測試方法，包括定量采集電致發(fā)光圖像、處理圖像以獲得

相關(guān)的量化指標(biāo)。本標(biāo)準(zhǔn)提供導(dǎo)則以定性解釋電致發(fā)光圖像中觀察到的特征。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于實(shí)驗(yàn)室測試未封裝的晶體硅光伏電池，生產(chǎn)線可參考使用。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對本文件的應(yīng)用是必不可少的，以下文件全部或部分在本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范引用。凡是不注日期

的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T2297太陽光伏能源系統(tǒng)術(shù)語

GB/T29298-2012數(shù)字（碼）照相機(jī)通用規(guī)范

T/CPIA0009-2019電致發(fā)光成像測試晶體硅光伏組件缺陷的方法

IEC60904-1：2006光伏器件-第1部分：光伏電流-電壓特性的測量（Photovoltaicdevices-

Part1:Measurementofphotovoltaiccurrent-voltagecharacteristics）

IECTS60904-13光伏器件-第13部分：光伏組件的電致發(fā)光（Electroluminescenceof

photovoltaicmodules）

3術(shù)語和定義

GB/T2297界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

電致發(fā)光electroluminescence

電致發(fā)光，簡稱EL，是指由于電場作用而產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象。

EL分為兩種類型：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)使用較多的是太陽電池的正向偏置下少子注入式的電致發(fā)光。

3.2

偏置bias

偏置是指通過施加電源使電流流動(dòng)。其中，正向偏置是指電池在測試時(shí)，電源引出線與電池的相同

極性電極相連。反向偏置是指電池在測試時(shí)，電源引出線與電池的相反極性電極相連。

3.3

畸變distortion

1

T/CPIA00XX—201X

由于橫向放大率隨像高或視場的大小而變化，從而引起的一種失去物像相似的像差。畸變不影響像

的清晰度。

3.4

漸暈vignetting

圖像邊緣強(qiáng)度相比于圖像中心強(qiáng)度減小的現(xiàn)象。

3.5

動(dòng)態(tài)范圍dynamicrange

動(dòng)態(tài)范圍指信號(hào)最大值和最小值的比值。最小值是指圖像的本底噪聲，是暗場圖像的均方根噪聲水

平。

3.6

清晰度sharpness

清晰度是可分辨對象大小的參數(shù)，是仍可提供50%的對比度的最小真實(shí)尺寸。

3.7

視場fieldofview

視場是指相機(jī)到待測平面的兩束入射光線之間的最大夾角，描述了相機(jī)所拍攝場景的角度范圍。

4測試

4.1測試設(shè)備

測試設(shè)備主要有：成像系統(tǒng)，暗室，電源，圖像處理系統(tǒng)組成，如圖1所示。

圖1測試設(shè)備

4.1.1成像系統(tǒng)

2

T/CPIA00XX—201X

4.1.1.1相機(jī)

相機(jī)探測器通常由Si，InGaAs，Ge等材料制成。探測器需要對波長范圍為900~1200nm的光敏感，對

應(yīng)于晶體硅電池電致發(fā)光波長范圍。

相機(jī)位置相對于電池平面的視角，建議與待測電池表面正交。相機(jī)相對于電池平面法線的最大視角

應(yīng)小于50°。原則上，應(yīng)從電池受光面拍攝EL圖像。如果是雙面電池，也可從電池的反面拍攝。

4.1.1.2鏡頭

根據(jù)設(shè)備幾何尺寸選擇合適的鏡頭，建議使用高分辨相機(jī)搭配廣角鏡頭以獲得更大的視場。

鏡頭上不能有可吸收900~1200nm待測信號(hào)的涂層或者濾光片。鏡頭上需要設(shè)置可濾除待測波長以外

的光線的濾光片。

通常，焦距較長的鏡頭引起的圖片畸變較少，拍攝的圖像更精確，無需后處理修正。部分光圈較大

的鏡頭會(huì)產(chǎn)生漸暈，部分廣角鏡頭會(huì)產(chǎn)生圖像畸變，需要后處理修正。

4.1.2暗室

使用暗室環(huán)境，消除測試設(shè)備拍攝環(huán)境的雜散光，如通過設(shè)備箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、簾子、擋板等。

4.1.3電源

使用直流電源，要求能夠提供的電流強(qiáng)度大于待測電池的短路電流(Isc)。當(dāng)給待測電池有Isc的正向

電流時(shí)，待測電池兩端電壓約等于其開路電壓（Voc）。

建議使用四線法單獨(dú)提供電流并測量待測電池的電壓。

4.1.4圖像處理系統(tǒng)

圖像處理系統(tǒng)通過圖像處理軟件給圖像賦值，用黑色表示最弱的EL信號(hào)，用白色表示最強(qiáng)的EL信號(hào)。

賦值遵守線性規(guī)則。使用假彩色標(biāo)尺，給每個(gè)信號(hào)水平分配顏色。電池有效區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)不應(yīng)超過相

機(jī)探測器上限值，避免探測器飽和。

圖像處理軟件應(yīng)具有如下功能，包括：賦值值域調(diào)整，圖像裁剪，顯示圖像任一點(diǎn)的EL強(qiáng)度，去除

雜散光及噪聲，圖像后處理修正。圖像后處理修正包括去除壞像素點(diǎn)，畸變修正，漸暈修正，幀間差分，

平行修正等。修正方法參考IECTS60904-13執(zhí)行。

4.2相機(jī)設(shè)置

4.2.1圖像強(qiáng)度調(diào)整

相機(jī)的聚焦以及焦點(diǎn)設(shè)置應(yīng)能清晰的反映被拍攝對象的特征。

圖像強(qiáng)度與電流強(qiáng)度相關(guān)，電流強(qiáng)度越大，圖像強(qiáng)度越高。固定電流強(qiáng)度，可以通過增加曝光時(shí)間，

減小光圈值調(diào)整圖像強(qiáng)度。固定電流強(qiáng)度和光圈值，可以調(diào)整曝光時(shí)間優(yōu)化圖像強(qiáng)度。

圖像強(qiáng)度調(diào)整后應(yīng)滿足圖像信噪比和清晰度要求。

4.2.2視場優(yōu)化

優(yōu)化的視場，電池周圍不產(chǎn)生EL的面積比例應(yīng)小于20%。

4.2.3曝光時(shí)間

增大曝光時(shí)間以增加圖像強(qiáng)度和信噪比。但曝光時(shí)間不可無限大，以避免像素點(diǎn)飽和。

3

T/CPIA00XX—201X

定性解釋圖像時(shí)，要求圖像信噪比SNR50>5。

4.2.4圖像清晰度

圖像清晰度取決于像素尺寸，即電池上的線性距離用像素取樣。建議拍攝的圖像清晰度小于0.5mm。

注：圖像信噪比、圖像清晰度和分類參照IECTS60904-13。

4.3測試環(huán)境

實(shí)驗(yàn)室測試環(huán)境要求：

a)環(huán)境溫度：23℃～27℃；

b)環(huán)境相對濕度：≤75%RH；

c)測試環(huán)境保持清潔、無振動(dòng)；樣品和相機(jī)鏡頭不要有灰塵，測試平臺(tái)干凈、整潔、光滑無劃痕。

4.4測試流程

4.4.1電路連接

將電源的正負(fù)引線連接到電池測試平臺(tái)上，電源的正引線與樣品的正電極匹配。探針的布置必須匹

配電池的主柵線圖形設(shè)計(jì)，以便獲得均勻分布的電池輸出。對于多主柵線電池，建議在每個(gè)主柵線匹配

一個(gè)電流探針排，每個(gè)探針排上設(shè)置多個(gè)電流探針，確保電流均勻分配。對于無主柵，或者背接觸太陽

電池，建議使用合適的導(dǎo)電系統(tǒng)以便電流均勻分布。

4.4.2偏置電流和成像

在以下偏置電流下獲取圖像:

高電流測試：注入電流≥0.6。



低電流測試根據(jù)客戶要求設(shè)置