2023電致發(fā)光成像測試晶體硅光伏組件缺陷的方法

電致發(fā)光成像測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術語和定義 1樣品準備 2測試設備 2環(huán)境要求 5儀器校準 5測試流程 5報告 6附錄A(資料性附錄)EL檢測設備分類 7附錄B(資料性附錄)EL檢測設備空間分辨率測試方法 8附錄C(資料性附錄)EL檢測設備等級校準樣板 9附錄D(資料性附錄)EL缺陷分類 10I電致發(fā)光成像測試晶體硅光伏組件缺陷的方法范圍本標準適用于室內晶體硅光伏組件中電池缺陷的測試，室外測試可參考使用。規(guī)范性引用文件GB/T2297太陽光伏能源系統(tǒng)術語GB/T29298-2012數(shù)字(碼)照相機通用規(guī)范IEC61215-1:2016地面用光伏組件—設計鑒定與定型—第1（Terrestrialphotovoltaic(PV)modules-Designqualificationandtypeapproval-Part1:Requirementsfortesting）術語和定義GB/T2297確立的以及下列術語和定義適用于本文件。電致發(fā)光 electroluminescence(EL)電致發(fā)光，簡稱EL，是指由于電場作用而產生的發(fā)光現(xiàn)象。EL分為兩種類型：一種是半導體p-n結的注入式電致發(fā)光；另一種是本征型電致發(fā)光。目前光伏產業(yè)使用較多的是太陽電池正向偏置下少子注入式的電致發(fā)光。缺陷 defect曝光時間 exposuretime缺陷檢測儀成像傳感器接收太陽電池組件電致發(fā)光信號所用的時間。成像時間 imagingtime1像素 pixel圖像傳感器上能單獨感光的物理單元。雜散光 straylight圖像傳感器對太陽電池組件進行缺陷檢測時接收到的除電致發(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數(shù)的點所對應的灰度值。樣品準備測試樣品為單片組件。IEC61215-1:20168章的規(guī)定。測試樣品表面需保持清潔，無明顯的裂痕或異物等。測試設備測試設備組成EL1A。1—直流電源；2—測試樣品(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檢測設備示意圖直流電源也稱恒流電源。能為太陽電池組件提供正向直流電流的裝置。成像系統(tǒng)成像探測器應使用Si、Ge、InGaAs等材料制成，需對光伏組件的電致發(fā)光波段有響應。成像鏡頭EL成像鏡頭應該允許光伏組件產生的電致發(fā)光透過。為了得到高質量的圖像，通?？梢圆捎?50nm作為允許成像波段的下限波，同時利用濾光片或涂層來消除雜散光。操作軟件暗室圖像處理系統(tǒng)圖像處理軟件用于對成像探測器采集到的圖像信息進行處理,如可進行圖像拼接、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，并且還應指示接線盒的位置。圖像顯示系統(tǒng)1ELEL光學性能空間分辨率Rs。EL（分辨力）作為基本要求，該指標可直接用于測試儀的級別判定。3依據(jù)GB/T29298-2012《數(shù)字(碼)照相機通用規(guī)范》，空間分辨率可以以每毫米的線對（lp/mm）表示。該測試方法的細節(jié)在附錄B中介紹。表1 空間分辨率的等級劃分 單位為等級空間分辨率(Rs)（對于2.0m*1.0m視場）A+Rs≥1.0A0.5≤Rs＜1.0B0.25≤Rs＜0.5C0.1針對不同的使用場合要求，隱裂檢測儀要具備的等級要求如下：——對于測試實驗室用的隱裂檢測儀，空間分辨率應至少為A級；——光伏組件制造生產線用的隱裂檢測儀，空間分辨率應至少為B級；——注1：不同缺陷的電致發(fā)光特性差異很大，因此缺陷的實際幾何形狀與EL成像的幾何形狀并不直接對應。注2：通過在不同的位置應用更多的測試可以減少不確定性，確定系統(tǒng)的分辨率。失真表示太陽能模組圖像的變形程度，失真不得干擾識別缺陷。噪聲表示成像探測器在成像平面中的光學圖像響應的變化；噪聲不應影響缺陷的正確識別。雜散光表示干擾成像的光；EL檢測設備必須具有抑制雜散光的能力。缺陷識別表示對太陽電池組件電致發(fā)光圖像中的缺陷特征進行區(qū)分和標記。為了提高檢測效率，EL檢電學性能正向電流,也稱為偏置電流。通常為恒流運行模式。根據(jù)被測組件的參數(shù)，電源必須能夠設置短路電流（Isc）的0.1倍～1.0倍。檢測效率4概述太陽電池組件單次檢測時間的長短,主要由曝光時間和成像時間來控制。曝光時間以滿足檢測成像質量和檢測效率的要求，可調節(jié)。成像時間滿足太陽電池組件檢測效率的要求的時間。對于量產的EL檢測設備，通常應小于30s。圖像顯示像素分辨率M*NN是指圖像的寬度對于同一個太陽電池組件EL檢測圖像比較，應當采用具有相當像素分辨率的圖像進行?；叶确逯礒L（如正向電流、曝光時間、照相機孔徑），以獲得具有合理ELEL30％~70％之間。環(huán)境要求由于EL檢測設備的靈敏度高，實驗室測試環(huán)境應滿足以下以列項形式要求：a) 環(huán)境溫度：5℃?45℃；b）環(huán)境相對濕度：≤75％RH,滿足設備的使用要求；儀器校準EL日常點檢：找到具有相對一致的發(fā)光亮度區(qū)域的模組角和中間電池片作為基準。C，EL測試流程測試準備及測試前確認5EL暗室：在室內可保證測試環(huán)境黑暗，而且暗室的門或者窗戶可正常開關。0.1STC（Isc）。0.60.2Isc。樣品：清潔樣品表面，確認無明顯的干擾測試結果判斷的臟污、異物或劃痕等。測試操作流程先打開電源，然后按以下流程操作。接通電源與試驗樣品，將測試樣品正極與恒流電源正極相連，負極與恒流電源負極相連。確認圖像系統(tǒng)的空間分辨能力。輸入測試樣品序列號，關閉暗室，開始拍照。圖像分析,按下述進行：保存圖像；打開暗室，取出測試樣品;檢查測試圖片缺陷，并按照缺陷分類（D）判定缺陷類型。報告報告至少應包括以下內容：a)樣品來源、名稱及規(guī)格；b)儀器名稱、型號及等級；c參數(shù)設定（電流、電壓、曝光時間等）；e)樣品的描述、狀態(tài)和明確的標識；f)試驗結果（包括缺陷類型、數(shù)量和圖像）；g)試驗操作者、審核、批準、報告編號；本標準編號和標準；j)試驗日期。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構指的是成像鏡頭以及被檢測組件在進行太陽電池組件的一次缺陷檢測時都處于固定位置，不發(fā)生移動。掃描式結構指的是成像鏡頭或者被檢測組件在進行太陽電池組件的一次缺陷檢測時有發(fā)生移動。按成像光學系統(tǒng)結構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檢測設備空間分辨率測試方法成像時間測試方法光伏組件的電氣連接成功后，使用已校準的計時器記錄從測試開始到完成光伏組件圖像顯示的時間?？臻g分辨率測試方法目前有很多方法來表示圖像系統(tǒng)的空間分辨率，比如調制傳遞函數(shù)（MTF）、線對數(shù)分辨能力等。對于EL圖B.1空間分辨率測試板8附錄C(資料性附錄)EL檢測設備等級校準樣板C.1校準樣板示例,見圖C.1C.1校準樣板示例9缺陷種類

附錄D(資料性附錄)EL缺陷分類晶體硅光伏組件缺陷可歸納為形狀類、亮度類、位置類三大類。形狀類缺陷主要包括微裂紋、裂片、黑斑、絨絲、網絡片、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（線痕）：電池表面不連續(xù)的線痕如圖D.10所示。b) c)圖D.10刮傷的圖像亮度類缺陷：主要包括失配、短路、虛焊（暗斑）、過焊、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