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近年来,太阳能光伏应用发展迅速,截止2016年底,全球光伏装机量高达77.42GW,在能源结构中所占的比例逐渐上升。然而,在快速发展的同时,太阳能电池的可靠性存在着较大的隐患,主要表现为两种形式,一种是非太阳能电池片部分的老化,如封装材料、互连材料、玻璃盖板等材料的老化或损坏;另一种是太阳能电池片部分的老化,如p-n结内的漏电现象、表面与界面处的缺陷增多等。本文利用铝背场材料水煮特性的差异性,对4种铝背场多晶太阳能电池片的水煮特性进行了研究,详细分析了4种不同铝背场电池片冷热循环特性。

试验设备:

冷热循环试验箱,冷热冲击试验箱

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设备特点:

1、实时监控,对所有动作,信号,硬件状态实时监控,并呈现在操作界面上;

2、自动设定预冷/预热温度,调整机器的工作状态至适当,与同行相比可节省50%能耗;

3、低噪音设计,噪音值都控制在65dB 以下;

4、曲线和数据保存,所有的试验数据和曲线可通过USB按日期选择拷贝保存,可记录保存120天数据及曲线。

试验方法:

多晶硅及单晶硅电池片中,每组各自取8片,再根据GB/T9535-2005/IEC61215-2005中的冷热循环试验条件进行冷热循环试验,在相对湿度小于60%的情况下,电池片放置在冷热冲击试验箱中,在(–40±2)℃和(85±2)℃温度之间不断循环,并保证在两个极端温度的保持时间15min,一次循环约4h。每循环5次取出样品进行电性能测试。

种多晶硅电池片的冷热循环特性

在冷热循环试验过程中,4种多晶硅电池片的效率衰减率的变化趋势如图2所示(衰减率是相对于老化前的初始效率)。从图2可看出,在0~40次冷-热循环过程中,电池片的效率衰减率明显增大,而在40次冷-热循环后其衰减趋于稳定,AL-2和AL-4电池片的冷-热循环老化特性较好,AL-3电池片所表现的老化特性最差。试验前后AL-2与AL-4的电池效率衰减率分别为–10.73%和–10.50%,而AL-1和AL-3样品的效率衰减率较大,为–12.36%和–12.98%。由此得出4种电池片的热循环老化特性由好到差依次为:AL-4、AL-2、AL-1、AL-3,说明电池的冷-热循环衰减特性与电池的铝背场的配方组分有较大关系,但与背场的水煮特性无直接关系。

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图3为4种多晶硅电池片冷-热循环70次后的EL图,从图3可看出,4种电池片EL图都出现较多的黑斑,AL-2和AL-4电池片的黑斑相对较少,AL-3电池片的EL图既有大量黑斑又有少量裂纹,与图2中所得出的AL-2和AL-4电池片的冷-热循环老化特性较好,和AL-3的冷-热循环老化特性最差的结论相一致。电池片冷-热循环老化特性的较大差异,一是由于冷-热循环条件作用下,多晶硅片存在较多的晶界与位错缺陷得以恶化,形成少子复合中心,捕获大量的电子与空穴,使该区域没有激发出1150nm的红外光子,导致CCD相机无法捕捉到红外光,EL图呈现较多黑斑缺陷;另外,由于4种铝浆制备过程中所引进的杂质元素含量与种类不同,不同浓度的杂质元素形成少子复合中心,会降低基区的少子寿命,从而使4种电池片EL图呈现不同程度的黑斑,表现出不同的冷-热老化特性。

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