异质结太阳电池产业化I-V测试关键问题与解决方案陕西众森电能科技有限公司张鹤仙-solarbe文库

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异质结太阳电池产业化 I-V测试关键问题研究与解决方案陕西众森电能科技有限公司张鹤仙 2021年 5月 21日无锡晶体硅先进光伏技术和材料论坛 2021年度春季会议 G CO NTENT 公司简介1 异质结电池测试关键问题与解决方案2 钙钛矿电池测试关键问题与解决方案3 结论4 22021/5/21 2021/5/21 3 G 1 公司简介 2021/5/21 4 G 公司简介为全球超过 1200家光伏企业提供优质的产品和服务，产品远销全球三十余国家。 . 自 2015年推出新一代高效组件测试设备以来，累计交付设备产能超过 200GW。 2000年推出首台模拟器产品以来，截至 2020年底，累计交付 4000余台。 2006年成立于西安，包括西安总部研发中心与咸阳生产基地，现有员工 230余人，其中研发人员 60余人。 2021/5/21 5 G 产品序列模拟器检测设备  组件模拟器（组件自动测试工装、温度系数）  电池模拟器（ PERC/Ttopcon/异质结 /钙钛矿 /IBC/空间砷化镓）  IV-EL一体检测设备  电站移动检测车工艺自动化设备  全自太阳电池动分选机  激光切片机  太阳电池光钝化炉 /抗光衰炉  光衰试验箱（电池 /组件） 2021/5/21 6 G 2 异质结电池产业化测试关键问题与解决方案 2021/5/21 7 G 异质结电池产业化 I-V测试面临的挑战 1 特性电容效应温度效应规格大尺寸（ 182/210/2NX）双面、半片量产高产能量产成本 2021/5/21 8 G 电容效应长脉冲 /稳态测试方案测试算法双面、双半片测试双光源测试方案双通道测试方案温度影响电池温度管控方案测试环境温度管控方案 MBB/NBB/HBC 测试探针技术异质结电池产业化 I-V测试面临的挑战 2 2021/5/21 9 G 电容效应电容效应偏差 𝜖𝑚𝑝𝑝 𝑡 𝑒 Τ−𝑡 𝑅𝑆𝐶j 𝐼𝑚𝑝𝑝𝑅𝑠 ∆𝑉Gsolar 2021/5/21 10 G 电容效应 2 No. Type Pulse Lengthms 2014年 2020年 1 Poly-cSi 4 2 PERC 16 30 3 TOPCON 100 4 Hetrojunction 459-1020 1000 2018年 2021年 Record 国内量产效率 22.5-23 24-24.5 25.11 国内量产 Voc 735mV ＞ 740mV 747mV 不同类型电池的匹配测试脉宽 国内异质结电池量产平均效率 Gsolar Gsolar 2021/5/21 11 G 电容效应 3 HJT TOPCON PERC 5.65 5.66 5.67 5.68 5.69 5.70 5.71 5.72 400 500 600 700 800 900 I-V V-I Aver. 5.700 5.704 5.708 5.712 5.716 5.720 5.724 850 900 950 1000 I-V V-I Aver. 【测试条件】室温 25℃ ， HJT电池，间隔 30S。 HJT Gsolar Gsolar Gsolar Gsolar 2021/5/21 12 G 异质结电池产业化 I-V测试技术对比 Tech Pulse Length Accuracy Cost Capacity Thermal Effect Production 常规 10ms 长脉冲 100ms 稳态＞ 1s 长脉冲算法 100ms Gsolar 2021/5/21 13 G 匹配异质结电池测试的算法（ GHW）方案 1 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 明特性测试 IV曲线暗特性测试数据转换明特性 IV曲线太阳电池明特性等效电路太阳电池暗特性等效电路 Gsolar Gsolar Gsolar 2021/5/21 14 G 匹配异质结电池测试的算法（ GHW）方案 2 Pulse Eff Isc Voc FF Pmax Ipm Vpm 400ms 偏差 -0.02324 -0.00325 -0.00049 0.00000 -0.00565 -0.02473 0.00106 比值 0.99900 0.99967 0.99934 1.00000 0.99900 0.99730 1.00171 500ms 偏差 -0.01549 -0.00158 -0.00042 0.00005 -0.00377 -0.01745 0.00077 比值 0.99934 0.99984 0.99943 1.00006 0.99934 0.99809 1.00124 600ms 偏差 -0.01846 -0.00026 -0.00046 -0.00011 -0.00449 -0.01800 0.00073 比值 0.99921 0.99997 0.99938 0.99986 0.99921 0.99804 1.00118 700ms 偏差 -0.00683 -0.00035 -0.00045 0.00028 -0.00166 -0.01283 0.00069 比值 0.99971 0.99996 0.99939 1.00036 0.99971 0.99860 1.00111 800ms 偏差 -0.01930 0.00106 -0.00052 -0.00019 -0.00469 -0.00991 0.00016 比值 0.99917 1.00011 0.99930 0.99976 0.99918 0.99892 1.00026 900ms 偏差 -0.01103 -0.00103 -0.00049 0.00023 -0.00269 -0.01566 0.00077 比值 0.99953 0.99989 0.99934 1.00029 0.99953 0.99829 1.00124 23.28 23.30 23.32 23.34 23.36 23.38 23.40 23.42 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 Long Pulse GHW EffL EffSUL 长脉冲与 GHW算法的测试对比 Gsolar 2021/5/21 15 G 匹配异质结电池测试的算法（ GHW）方案 3 长脉冲与 GHW算法的测试重复性 ID Eff Isc Voc FF Pmax Ipm Vpm 长脉冲极差 0.02098 0.00541 0.00049 0.00026 0.00511 0.00855 0.00055 长脉冲差和比 0.045 0.028 0.033 0.017 0.045 0.047 0.044 GHW极差 0.01443 0.00513 6E-05 0.00045 0.00351 0.04343 0.00288 GHW差和比 0.031 0.026 0.004 0.029 0.031 0.237 0.232 【测试条件】异质结电池，测试脉宽为 400ms， GHW等效 400ms脉宽，室温 25℃ ，间隔 30S，连续测试 20次。 Gsolar 2021/5/21 16 G 匹配异质结电池测试的算法（ GHW）方案 4 不同物理脉宽的等效脉宽与适用电池类型 NO. Phy. Pulse Length（ ms） Equ. Pulese Length（ ms） Cell Type Xenon Lamp Time 1 3 120 PERC 3000W 2 5 240 PERC/TOPCON 2000W 3 10 530 TOPCON 1000W 4 20 1100 HJT 500W 5 30 1700 HJT 300W 6 40 ＞ 2400 Perovskite Gsolar 2021/5/21 17 G 匹配异质结电池测试的算法（ GHW）方案 5 GHW测试方案与其他测试方案的对比 Tech Pulse Length Accuracy Cost Capacity Thermal Effect Production 常规 10ms 长脉冲 100ms 稳态＞ 1s 长脉冲算法 100ms 众森 GHW 20ms Gsolar 2021/5/21 18 G 匹配 210以上规格的 I-V测试能力优于 IEC60904-9的 3A Non-uniformity＜ 0.5230 230， 11 11点 Temporal instability ＜ 0.1， scan time 100ms Specitral match to AM 1.5 0.9-1.1 重复性短期静态重复性 0.02（ 10次测试）。长期静态重复性 0.03（ 6000次测试）。动态重复性 0.04-0.05（ 10片 9次）。测试对标同标片校准后，效率极差 0.04，平均极差 0.02。 UI交互与软件配置全新 UI设计，可根据使用习惯自由配置显示单元；配置信息、运行状态、通信状态、历史数据一屏显示；配合产线 PLC，实现全自动测试与过程日志记录机台标片 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均 Gsolar 22.92 22.93 22.95 22.95 22.89 22.95 22.99 22.94 22.90 22.90 22.93 对标机台 22.92 22.97 22.94 22.97 22.92 22.93 22.96 22.91 22.89 22.90 22.93 差值 0.00 -0.03 0.01 -0.02 -0.03 0.02 0.04 0.03 0.01 0.00 0.002 2021/5/21 19 G 大尺寸异质结电池 I-V测试方案 1. 电池类型 158-210，最大 230mm230mm；异质结、 topcon、 PERC。 2. 最大产能 4000pcs/h。 3. 低测试成本。 4. 可支持双半片同步测试。 2021/5/21 20 G 3 钙钛矿 /异质结 -钙钛矿叠层电池 I-V测试方案 2021/5/21 21 G 钙钛矿 /异质结 -钙钛矿电池 I-V测试方案电子负载基于 LED（卤钨灯）的稳态光源 3A级模拟器。光谱范围 300-12001800nm 不同光谱波段独立调制最大测试面积 1.5m2.5m LED光源寿命＞ 50000h。异质结 -钙钛矿电池测量专用 I-V软件基本电性能参数测量与 Dark I-V特性。支持正扫和反扫，可以设置 IV扫描步长和扫描时间，确定适合的测试曝光时间。 Voc/FF/Isc可进行校准。 I-V测量采集系统四像限电压 -电流源表最大电压量程 ±20V 最大电流量程 ±1A 电流量程 1A, 100mA， 10mA 四线测量法； 2021/5/21 22 G 4 结论 2021/5/21 23 G 结论 I. 异质结电池 I-V测试满足产业化要求的关键问题，是随着转换效率的持续提升愈加凸显的电容效应。 II. 目前的测试方案从测试的准确性，与生产匹配的测试节拍与成本方面均有不同程度的局限。 III. Gsolar最新开发的 GHW测试技术。在短脉宽时等效 1100-1700ms的脉宽，可有效消除异质结电池的电容效应，并在测试节拍与成本方面有明显的竞争优势。 IV. 基于 LED（卤钨灯）稳态光源的模拟器方案，可以为钙钛矿 /异质结 -钙钛矿叠层电池提供一个稳定可靠的测试评价平台，助力其产业化进程。 2021/5/21 24 THANK YOU FOR YOUR ATTENTION E-mail zhxgsola.cn WeChat 28996480 专业专注异质结电池产业化测试解决方案，让每分效率增长都有价值