HIT、IBC高效太阳能电池IV测量技术-张余-solarbe文库

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IVT SOLAR 上海伟信新能源科技为太阳能及光伏行业提供完整的测试方案 7/11/2018 test solutions for the photovoltaic community HIT 、 IBC及其它高效太阳能电池 I-V测量技术  高效太阳能电池 I-V曲线的迟滞效应 Hysteresis Effect  产生迟滞效应原因  影响迟滞误差 hysteresis error εmppt 的因素  直接测量法曝光时间可调的长脉冲稳态模拟器  长曝光时间对电池体温的影响以及修正方法  间接测量法短脉冲 Flash暗特性修正的测量方法  二种方法的测量结果比较  其它间接测量法短脉冲 Flash的测量方法  MBB电池和叠瓦电池的测试方案 , 以及 IBC电池测量夹具 5/8/2018 高效太阳能电池 I-V测试技术迟滞效应对测量准确性的影响 2 专题 I 迟滞效应 Hysteresis Effect 对测量准确性的影响高效电池的迟滞效应 Hysteresis Effect 资料来源 N. Rebea et PASAN SA τ is the minority carrier lifetime, n is the diode quality factor, 定义迟滞误差 /hysteresis error ε 最大功率点的迟滞误差以上电路可以简化为如下的等效电路 Req串阻的等效电阻， Veq 等效电压影响迟滞效应 εmpp大小的因素 1. ΔV负载电压变化的步长 /台阶 , ΔV 扫描电压范围 / 采样点数， 2. Cd 扩散电容，与少数载流子成线性关系，与 Voc成指数关系； 3. Req电池的等效串阻； 4. Impp 最大功率点的电流。资料来源 Q Gao 扫描时间越短， dVdt越大， Ic也就越大。产生迟滞效应 Hysteresis Effect 的原因当从 Voc -Isc扫描， HIT电池的扩散电容向负载“放电”，流经电阻负载或者源表的电流是电池电流＋电容的“放电电流”。电容的“放电电流 ” Ic＝ Cd dVdt; 扫描时间越短， dVdt越大， Ic也就越大。 18.6 19 19.4 19.8 20.2 20.6 21 21.4 21.8 22.2 30 50 70 90 110 130 150 EFF_正扫 EFF_反扫 Eff_稳态模拟器 20.6 21 21.4 21.8 22.2 22.6 23 23.4 23.8 24.2 30 50 70 90 110 130 150 正扫 _EFF 4BB-HIT-3 反扫 _EFF 4BB-HIT-3 Eff_稳态模拟器 HIT电池的迟滞效应 Hysteresis Effect 效率 20.28 /FF 76的电池的效率差异 ΔEff1.64 效率 22.3/ FF 80.8 的电池的效率差异 ΔEff3 测试的实际数据显示 1. 电池的效率越高（少数载流子长，等效串阻小，开压越高），正反扫描的差异性越大； 2. 正向 -反向扫描测量到的 Eff 对应 Scan Time 是一种“指数”关系，符合电容的冲放电特性。 3. 结电容的充 -放电回路有不同的回路电阻，所以正 -反向扫描曲线与真值不是“上下对称”的。 76.00 77.00 78.00 79.00 80.00 81.00 82.00 83.00 84.00 85.00 86.00 87.00 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 FF Isc Voc FF Voc Isc 20.60 20.80 21.00 21.20 21.40 21.60 21.80 22.00 22.20 22.40 22.60 22.80 23.00 23.20 23.40 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Eff Isc Voc Eff Voc Isc HIT电池的迟滞效应 Hysteresis Effect 3. 一旦扫描时间足够长，比如 300ms以上，其 FF/Eff 对应扫描时间接近“线性关系 ”，就可以采用修正系数的方法获得 FF --- 0.5Sun测量 Rs 正扫 --- 计算以定标的参考标片为依据，定义出“五条曲线的相关性”参数，以此作为后续测量的“修正系数”。资料来源 J Metzdorf, S. Winter, “ANALYSIS AND CORRECTION OF ERROR IN I-V CHARACTERISTIC OF SOLAR CELL DUE TO TRANSIENT MEASUREMENTS” 12th EUROPEAN PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY CONFERENCE, 1994 理论基础高效电池的暗 I-V特性曲线能够表征在光照条件下， 1 sun 的 I-V特性曲线，二极管的结电容特性在光照和无光照条件下是一样的。短脉冲暗测试修正法的测量误差 75.50 76.00 76.50 77.00 77.50 78.00 78.50 79.00 79.50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 FF-稳态 FF-用效率 22.3/FF80.9标片定标 FF-用效率 21.8/FF78.8的标片定标 FF-用效率 21.4/77.3标片定标 1. 采用三种不同效率的电池片定标模拟器，得出不同的测量结果。如上图所示，对同一批 37片电池，得到三种不同的 FF。 21.00 21.10 21.20 21.30 21.40 21.50 21.60 21.70 21.80 21.90 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 EFF-稳态 EFF-用效率 22.3标片定标 EFF-用效率 21.8的标片定标 EFF-用效率 21.4标片定标短脉冲暗测试修正法的测量误差 2. 可以确认短脉冲暗测试修正法，从特定标片获得的“修正系数”不能普遍适用不同填充 /效率的电池片。 HIT电池测量方法四短脉冲暗测试修正法具体的测量方法 --- 暗 I-V特性测量正扫反扫长时间扫描； --- 亮 I-V特性测量正扫反扫 ; --- 计算暗 I-V曲线上下平移 ΔI Isc，暗 I-V曲线横向平移 ΔV Rs x Isc 理论基础高效电池的暗 I-V特性曲线能够表征在光照条件下， 1 sun 的 I-V特性曲线，二极管的结电容特性在光照和无光照条件下是一样的。稳态长脉冲模拟器 I-V测量分档系统的技术优势 1. 曝光以及 IV扫描测量时间无级可调从 10ms 到持续长开，能够对高效高容性电池充分曝光，扫描速度与其电容的时间常数匹配。消除了正向 -反向扫描的迟滞特性所造成的测量误差。 2. 产能大即使采用 150ms的曝光 -扫描时间，单机 -单轨产能也能够达到 3200片 /小时。 3. 单枝氙灯可连续使用 2500小时， 3.5个月。以 10的待机时间计算，单根氙灯能够产出 6百万片。性能参数指标 Throughput/ 产能 2800片 /小时 Flash Duration/ 曝光时间可任意设定 10ms – 5000ms Flash Profiles / 曝光形式三级曝光 100 -- 50 -- 0 Repeatability/ 测量重复性 1 sigma ± 0.1 静态测量** Voltage Measurement Range/ 电压量程 ±1V / ±2V / ±5V / ±10V / ±20V Current Measurement Range/ 电流量程 ±10mA / ±100mA / ±1A / ±10A / ±15A Measurement Resolution / 测量分辨率 0.005 满量程读数 Electronic Load / 电子负载有源 4像限源表 Spectral Mismatch/ 光谱失配 ±12.5， Wavelength range 300nm – 1200nm Non-uniformity /光照均匀性 ≤ 2 Short term instability / 短时间光照稳定性 0.1 Long-term instability / 长时间光照稳定性 0.5 Lamp Lifetime / 灯的使用寿命 2500小时 / 3.5个月长脉冲产线用太阳能电池 I-V分选机 MBB电池 /常规 /叠瓦的测量夹具 IBC Solar Cell 的特点 1. 背面不光滑平整； 2. 测试台表面要绝缘，耐摩； 3. 每根 Busbar上尽可能多的探针，以减少导电银浆电阻的影响。 4. 探针数量越多，探针的顶力越大，电池受的力越大，真空吸附要求越多。 IBC 夹具 --- 测试位置（探针上顶）在线 I-V测试 -分选设备合作配套过的自动化厂商台湾致茂，马来西亚 TTVision，深圳科隆威，意大利应用材料在线 I-V测试机 EL 配置配置 1 IV EL 二合一  成本低，共用源表 , 电脑和测试台；  产能 2500/小时配置 II IV / EL 独立的工作站  产能高 3200/小时；  成本适中 EL可以采用国产厂商咨询热线 021-68863911 邮箱 yu.zhangvisiontec.com.sg 网址 www.ivt-solar.com www.ivt-solar.cn 地址上海市浦东新区张江高科技园碧波路 250号 2号楼 1楼上海伟信新能源科技有限公司新加坡维信科技上海办事处