晶硅太阳能电池光衰异常分析方法及系统与流程

1.本发明涉及光伏电池制造技术领域，具体涉及一种晶硅太阳能电池光衰异常分析方法及系统。


背景技术：

2.随着晶硅太阳能电池片生产技术更新换代，晶硅太阳能电池制造技术已经逐渐成熟，而太阳能电池在制作过程中，晶硅太阳能电池硅片体掺杂情况，会影响到晶硅太阳能电池的性能以及相关可靠性。
3.由于晶硅硅片体掺杂特殊的结构，仅凭肉眼无法进行检查和分辨，在出现晶硅太阳能电池的光衰衰减较大的异常情况时，为了判断光衰异常是否为晶硅硅片本身掺杂导致，需要对光衰异常的电池片进行掺杂元素分析测试，测试成本高，且需要较长的测试周期，导致生产效率低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种晶硅太阳能电池光衰异常分析方法及系统，以解决现有技术中元素分析测试方式的测试成本高且测试周期长的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
6.一种晶硅太阳能电池光衰异常分析方法，用于分析晶硅太阳能电池的光衰异常是否为电池片本身掺杂导致，所述晶硅太阳能电池光衰异常分析方法包括如下步骤：
7.步骤s1：取设定掺杂了元素a的光衰异常的电池片，在iv电性能测试机上进行测试，并记录所述电池片的原始的电性能数据；
8.步骤s2：通过pl测试机测试所述电池片的正面，并保存原始pl图片；
9.步骤s3：将所述电池片过抗光衰炉，以激活所述电池片的抗光衰能力；
10.步骤s4：取过完所述抗光衰炉的电池片，在所述iv电性能测试机上进行测试，并记录所述电池片的当前的电性能数据；
11.步骤s5：通过所述pl测试机测试过完所述抗光衰炉的电池片的正面，并保存当前pl图片；
12.步骤s6：将所述电池片的原始的电性能数据与当前的电性能数据进行对比，同时将所述电池片的原始pl图片与当前pl图片进行对比；
13.步骤s7:根据步骤s6中的对比结果进行分析，在过所述抗光衰炉后相较于过所述抗光衰炉前，若设定掺杂了元素a的所述电池片的电性能数据以及pl图像亮度的变化情况，与实际掺杂了所述元素a的电池片的电性能数据以及pl图像亮度变化情况不同，则光衰异常为所述电池片本身掺杂导致。
14.进一步地，所述电性能数据包括转换效率eta、开路电压voc、短路电流i s c和填充因子ff。
15.进一步地，所述步骤s6中，将所述电池片的原始pl图片与当前pl图片进行对比具
体为：在同一环境下，通过人眼观测对比所述原始pl图片与所述当前pl图片的亮度。
16.进一步地，所述同一环境包括处于同一光照方向、观测方向中的环境，或者，处于光照方向相同、观测方向相同的环境。
17.进一步地，所述抗光衰炉的峰值温度范围为260℃-280℃。
18.本发明还提供一种晶硅太阳能电池光衰异常分析系统，应用如上述任一项所述的晶硅太阳能电池光衰异常分析方法，所述晶硅太阳能电池光衰异常分析系统包括：
19.iv电性能测试机，用于测试光衰异常的电池片的电性能数据；
20.pl测试机，用于测试所述电池片的正面，并生成pl图片；
21.抗光衰炉，用于激活所述电池片的抗光衰能力；
22.控制端，分别与所述iv电性能测试机、所述pl测试机、所述抗光衰炉信号连接；以及
23.显示组件，与所述控制端信号连接，所述显示组件用于显示所述电性能数据和所述pl图片。
24.进一步地，所述控制端包括处理器和与所述处理器信号连接的存储器，所述电性能数据和所述pl图片存储在所述存储器内，并被配置为由所述处理器调出或存入。
25.由于上述技术方案的运用，本技术与现有技术相比的有益效果在于：
26.1、本技术提供的晶硅太阳能电池光衰异常分析方法，通过判断在过抗光衰炉后相较于过抗光衰炉前，设定掺杂了元素a的电池片的电性能数据以及pl图像亮度的变化情况，与实际掺杂了元素a的电池片的电性能数据以及pl图像亮度变化情况是否相同，即可判断电池片的光衰异常是否为电池片本身掺杂导致，与现有技术相比，不需要对电池片进行掺杂元素检测，检测效率高，操作方便，且成本较低，可提高晶硅太阳能电池的生产效率。
27.2、本技术提供的晶硅太阳能电池光衰异常分析系统，适于应用本技术提供的晶硅太阳能电池光衰异常分析方法，该系统仅通过抗光衰炉、iv电性能测试机、pl测试机、控制端及显示组件，即可判断电池片的光衰异常是否为电池片本身掺杂导致，结构简单，操作方便。同时通过显示组件显示电性能数据和pl图片，便于操作人员直观的了解测试结果并进行判断。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明的晶硅太阳能电池光衰异常分析方法的流程示意图；
30.图2为本发明实施例1中的三个样品对应的原始pl图与当前pl图的对比图，其中图(a)为样品1的原始pl图，图(a’)为样品1的当前pl图，图(b)为样品2的原始pl图，图(b’)为样品2的当前pl图,图(c)为样品3的原始pl图，图(c’)为样品3的当前pl图；
31.图3为本发明实施例2中的三个样品对应的原始pl图与当前pl图的对比图，其中图(d)为样品4的原始pl图，图(d’)为样品4的当前pl图，图(e)为样品5的原始pl图，图(e’)为样品5的当前pl图,图(f)为样品6的原始pl图，图(f’)为样品6的当前pl图。
具体实施方式
32.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
33.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
34.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
35.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
36.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
38.请参见图1，本技术提供一种晶硅太阳能电池光衰异常分析方法，用于分析晶硅太阳能电池的光衰异常是否为电池片本身掺杂导致，该晶硅太阳能电池光衰异常分析方法包括如下步骤：
39.步骤s1：取设定掺杂了元素a的光衰异常的电池片，在iv电性能测试机上进行测试，并记录电池片的原始的电性能数据。
40.步骤s2：通过pl测试机测试电池片的正面，并保存原始pl图片。
41.步骤s3：将电池片过抗光衰炉，以激活电池片的抗光衰能力。
42.具体的，抗光衰炉的峰值温度范围为260℃-280℃。
43.步骤s4：取过完抗光衰炉的电池片，在iv电性能测试机上进行测试，并记录电池片的当前的电性能数据。
44.步骤s5：通过pl测试机测试过完抗光衰炉的电池片的正面，并保存当前pl图片。
45.步骤s6：将电池片的原始的电性能数据与当前的电性能数据进行对比，同时将电池片的原始pl图片与当前pl图片进行对比。
46.其中，将电池片的原始pl图片与当前pl图片进行对比具体为：在同一环境下，通过
人眼观测对比原始pl图片与当前pl图片的亮度。同一环境包括处于同一光照方向、观测方向中的环境，或者，处于光照方向相同、观测方向相同的环境。
47.步骤s7:根据步骤s6中的对比结果进行分析，在过抗光衰炉后相较于过抗光衰炉前，若设定掺杂了元素a的电池片的电性能数据以及pl图像亮度的变化情况，与实际掺杂了元素a的电池片的电性能数据以及pl图像亮度变化情况不同，则光衰异常为电池片本身掺杂导致。
48.需要说明的是，上述的电性能数据包括转换效率eta、开路电压voc、短路电流i s c和填充因子ff。元素a为现有已知的用于掺杂在由硅制成的电池片中的任意元素，具体如硼或者镓，在此不一一举例。
49.具体实施例：
50.对比例：
51.选用掺硼电池片作为对比例样本，已知掺硼电池片具有在过抗光衰炉后的电性能数据，相较于过抗光衰炉前的电性能数据有提升，且在过抗光衰炉后的pl图像相较于过抗光衰炉前的pl图像明显变亮的特性。
52.实施例1：
53.选取若干硼元素掺杂单晶硅片制成的成品电池片，对若干硼元素掺杂单晶硅片制成的成品电池片进行光衰测试。
54.取其中光衰测试不合格的电池片a、电池片b、电池片c作为试验样本，并通过本技术实施例1的晶硅太阳能电池光衰异常分析方法分别分析电池片a、电池片b、电池片c的光衰异常是否为电池片本身掺杂导致。其中，电池片a为样品1，电池片b为样品2，电池片c为样品3。
55.具体的，通过iv电性能测试机分别对样品1、样品2、样品3进行测试，并记录样品1、样品2、样品3对应的原始的电性能数据，然后通过pl测试机分别对样品1、样品2、样品3的正面进行测试，并保存样品1、样品2、样品3对应的原始pl图像。
56.将上述的样品1、样品2、样品3分别过抗光衰炉。
57.取过完抗光衰炉的样品1、样品2、样品3，通过iv电性能测试机分别对过完抗光衰炉的样品1、样品2、样品3再次进行测试，并记录过完抗光衰炉的样品1、样品2、样品3对应的当前的电性能数据，然后通过pl测试机分别对过完抗光衰炉的样品1、样品2、样品3的正面进行测试，并保存过完抗光衰炉的样品1、样品2、样品3对应的当前pl图像。
58.上述测试所得的样品1、样品2、样品3对应的原始的电性能数据和当前的电性能数据如下表1所示。
59.60.表1
61.将表1中样品1过抗光衰炉前和过抗光衰炉后的转换效率eta、开路电压voc、短路电流i s c和填充因子ff进行比较，可以得出样品1在过抗光衰炉后的开路电压voc、短路电流i s c和填充因子ff相较于过抗光衰炉前均有提升，且转换效率eta增益为0.46。
62.将表1中样品2过抗光衰炉前和过抗光衰炉后的转换效率eta、开路电压voc、短路电流i s c和填充因子ff进行比较，可以得出样品2在过抗光衰炉后的开路电压voc、短路电流i s c和填充因子ff相较于过抗光衰炉前均有提升，且转换效率eta增益为0.51。
63.将表1中样品3过抗光衰炉前和过抗光衰炉后的转换效率eta、开路电压voc、短路电流i s c和填充因子ff进行比较，可以得出样品3在过抗光衰炉后的开路电压voc、短路电流i s c和填充因子ff相较于过抗光衰炉前均有提升，且转换效率eta增益为0.4。
64.如图2中的图(a)所示，为上述测试所得的样品1对应的原始pl图像，如图2中的图(a’)所示，为样品1对应的当前pl图像。
65.将图(a)与图(a’)进行对比，可以得出，图(a’)的亮度明显高于图(a)。
66.如图2中的图(b)所示，为上述测试所得的样品2对应的原始pl图像，如图2中的图(b’)所示，为样品2对应的当前pl图像。
67.将图(b)与图(b’)进行对比，可以得出，图(b’)的亮度明显高于图(b)。
68.如图3中的图(c)所示，为上述测试所得的样品3对应的原始pl图像，如图2中的图(c’)所示，为样品3对应的当前pl图像。
69.将图(c)与图(c’)进行对比，可以得出，图(c’)的亮度明显高于图(c)。
70.结论:
71.实施例1试验样本中的样品1、样品2、样品3在过抗光衰炉后的电性能数据，相较于过抗光衰炉前的电性能数据均有提升，转换效率eta的增益大于等于0.4，且样品1、样品2、样品3在过抗光衰炉后的pl图像均相较于过抗光衰炉前的pl图像明显变亮，与对比例样本中掺硼电池片的特性一致，即样品1、样品2、样品3的光衰异常均为电池片的生产制程导致。
72.实施例2：
73.选取若干镓元素掺杂单晶硅片制成的成品电池片，对若干硼元素掺杂单晶硅片制成的成品电池片进行光衰测试。
74.取其中光衰测试不合格的电池片d、电池片e、电池片f作为试验样本，并通过本技术实施例1的晶硅太阳能电池光衰异常分析方法分别分析电池片d、电池片e、电池片f的光衰异常是否为电池片本身掺杂导致。其中，电池片d为样品4，电池片e为样品5，电池片f为样品6。
75.需要说明的是，在实施例2中，对于样品4、样品5、样品6的测试过程，与前述实施例1中对样品1、样品2、样品3的测试过程相同，具体可参见前述实施例1，在此不做赘述。测试所得的样品4、样品5、样品6对应的原始的电性能数据和当前的电性能数据如下表2所示。
[0076][0077]
表2
[0078]
将表2中样品4过抗光衰炉前和过抗光衰炉后的转换效率eta、开路电压voc、短路电流i s c和填充因子ff进行比较，可以得出样品4在过抗光衰炉后的开路电压voch、短路电流i s c和填充因子ff相较于过抗光衰炉前均无提升，转换效率eta增益为0。
[0079]
将表2中样品5过抗光衰炉前和过抗光衰炉后的转换效率eta、开路电压voc、短路电流i s c和填充因子ff进行比较，可以得出样品5在过抗光衰炉后的开路电压voc、短路电流i s c和填充因子ff相较于过抗光衰炉前均无提升，且转换效率eta增益为-0.08。
[0080]
将表2中样品6过抗光衰炉前和过抗光衰炉后的转换效率eta、开路电压voc、短路电流i s c和填充因子ff进行比较，可以得出样品6在过抗光衰炉后的开路电压voc、短路电流i s c和填充因子ff相较于过抗光衰炉前均无提升，且转换效率eta增益为-0.06。
[0081]
如图3中的图(d)所示，为上述测试所得的样品4对应的原始pl图像，如图3中的图(d’)所示，为样品4对应的当前pl图像。将图(d)与图(d’)进行对比，可以得出，图(d’)的亮度相对于图(d)的亮度无变化。
[0082]
如图3中的图(e)所示，为上述测试所得的样品5对应的原始pl图像，如图3中的图(e’)所示，为样品5对应的当前pl图像。将图(e)与图(e’)进行对比，可以得出，图(e’)的亮度相对于图(e)的亮度无变化。
[0083]
如图3中的图(f)所示，为上述测试所得的样品6对应的原始pl图像，如图3中的图(f’)所示，为样品6对应的当前pl图像。将图(f)与图(f’)进行对比，可以得出，图(f’)的亮度相对于图(f)的亮度无变化。
[0084]
结论：
[0085]
实施例2试验样本中的样品4、样品5、样品6在过抗光衰炉后的电性能数据，相较于过抗光衰炉前的电性能数据均无提升，转换效率eta的增益范围为-0.08-0，且样品4、样品5、样品6在过抗光衰炉后的pl图像的亮度均相较于过抗光衰炉前的pl图像亮度无变化，与对比例样本中掺硼电池片的特性完全不一致，即样品4、样品5、样品6的光衰异常均为电池片本身掺杂导致。
[0086]
本技术提供的晶硅太阳能电池光衰异常分析方法的有益效果在于：通过判断在过抗光衰炉后相较于过抗光衰炉前，设定掺杂了元素a的电池片的电性能数据以及pl图像亮度的变化情况，与实际掺杂了元素a的电池片的电性能数据以及pl图像亮度变化情况是否相同，即可判断电池片的光衰异常是否为电池片本身掺杂导致。与现有技术相比，不需要对电池片进行掺杂元素检测，检测效率高，操作方便，且成本较低，可提高晶硅太阳能电池的生产效率。
[0087]
本技术还提供一种晶硅太阳能电池光衰异常分析系统，应用如上述的晶硅太阳能
电池光衰异常分析方法，该晶硅太阳能电池光衰异常分析系统包括iv电性能测试机、pl测试机、抗光衰炉、控制端和显示组件。
[0088]
iv电性能测试机用于测试光衰异常的电池片的电性能数据。pl测试机用于测试电池片的正面，并生成pl图片。抗光衰炉用于激活电池片的抗光衰能力。iv电性能测试机、pl测试机、抗光衰炉均为现有技术，在此不作赘述。
[0089]
控制端分别与iv电性能测试机、pl测试机、抗光衰炉、显示组件信号连接。显示组件用于显示电性能数据和pl图片。其中，显示组件可以设置为液晶显示屏或者电子显示屏，为常规设置。控制端包括处理器和与处理器信号连接的存储器，电性能数据和pl图片存储在存储器内，并被配置为由处理器调出或存入。
[0090]
需要说明的是，该处理器可以是中央处理单元，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，处理器还可以采用通用的微处理器、图形处理器或者一个或多个集成电路等。存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器、可编程只读存储器、可擦除可编程只读存储器、电可擦除可编程只读存储器或闪存。处理器及存储器均为现有技术，在此不作赘述。
[0091]
本技术提供的晶硅太阳能电池光衰异常分析系统的有益效果在于：仅通过抗光衰炉、iv电性能测试机、pl测试机、控制端及显示组件配合实现本技术提供的晶硅太阳能电池光衰异常分析方法，即可判断电池片的光衰异常是否为电池片本身掺杂导致，结构简单，操作方便。同时通过显示组件显示电性能数据和pl图片，便于操作人员直观的了解测试结果并进行判断。
[0092]
最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种晶硅太阳能电池光衰异常分析方法，其特征在于，用于分析晶硅太阳能电池的光衰异常是否为电池片本身掺杂导致，所述晶硅太阳能电池光衰异常分析方法包括如下步骤：步骤s1：取设定掺杂了元素a的光衰异常的电池片，在iv电性能测试机上进行测试，并记录所述电池片的原始的电性能数据；步骤s2：通过pl测试机测试所述电池片的正面，并保存原始pl图片；步骤s3：将所述电池片过抗光衰炉，以激活所述电池片的抗光衰能力；步骤s4：取过完所述抗光衰炉的电池片，在所述iv电性能测试机上进行测试，并记录所述电池片的当前的电性能数据；步骤s5：通过所述pl测试机测试过完所述抗光衰炉的电池片的正面，并保存当前pl图片；步骤s6：将所述电池片的原始的电性能数据与当前的电性能数据进行对比，同时将所述电池片的原始pl图片与当前pl图片进行对比；步骤s7:根据步骤s6中的对比结果进行分析，在过所述抗光衰炉后相较于过所述抗光衰炉前，若设定掺杂了元素a的所述电池片的电性能数据以及pl图像亮度的变化情况，与实际掺杂了所述元素a的电池片的电性能数据以及pl图像亮度变化情况不同，则光衰异常为所述电池片本身掺杂导致。2.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池光衰异常分析方法，其特征在于，所述电性能数据包括转换效率et a、开路电压voc、短路电流is c和填充因子ff。3.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池光衰异常分析方法，其特征在于，所述步骤s6中，将所述电池片的原始pl图片与当前pl图片进行对比具体为：在同一环境下，通过人眼观测对比所述原始pl图片与所述当前pl图片的亮度。4.如权利要求3所述的晶硅太阳能电池光衰异常分析方法，其特征在于，所述同一环境包括处于同一光照方向、观测方向中的环境，或者，处于光照方向相同、观测方向相同的环境。5.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池光衰异常分析方法，其特征在于，所述抗光衰炉的峰值温度范围为260℃-280℃。6.一种晶硅太阳能电池光衰异常分析系统，其特征在于，应用如权利要求1至5任一项所述的晶硅太阳能电池光衰异常分析方法，所述晶硅太阳能电池光衰异常分析系统包括：iv电性能测试机，用于测试光衰异常的电池片的电性能数据；pl测试机，用于测试所述电池片的正面，并生成pl图片；抗光衰炉，用于激活所述电池片的抗光衰能力；控制端，分别与所述iv电性能测试机、所述pl测试机、所述抗光衰炉信号连接；以及显示组件，与所述控制端信号连接，所述显示组件用于显示所述电性能数据和所述pl图片。7.如权利要求6所述的晶硅太阳能电池光衰异常分析系统，其特征在于，所述控制端包括处理器和与所述处理器信号连接的存储器，所述电性能数据和所述pl图片存储在所述存储器内，并被配置为由所述处理器调出或存入。

技术总结
本申请公开晶硅太阳能电池光衰异常分析方法及系统，该方法包括：取设定掺杂了元素A，在IV电性能测试机上测试电池片的原始的电性能数据；通过PL测试机测试电池片的正面并保存原始PL图片；将电池片过抗光衰炉；然后在IV电性能测试机上测试当前的电性能数据；通过PL测试机测试电池片的正面并保存当前PL图片；将原始的电性能数据与当前的电性能数据、原始PL图片与当前PL图片分别进行对比；在过抗光衰炉后相较于过抗光衰炉前，若设定掺杂了元素A的电池片的电性能数据以及PL图像亮度的变化情况，与实际掺杂了元素A的电池片的电性能数据以及PL图像亮度变化情况不同，则光衰异常为电池片本身掺杂导致。本申请检测效率高、操作方便且成本低。成本低。成本低。


技术研发人员：高翰文
受保护的技术使用者：芜湖协鑫集成新能源科技有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/5