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愛旭科技首創雙面PERC電池PID FREE解決方案

瀏覽次數: 日期:2019-6-19 16:13:37

PIDPotential Induced Degradation)即電位誘發衰減。一些光伏電站實際經歷表明,光伏發電系統的系統電壓存在對晶體硅電池組件有持續的“電位誘發衰減”效用,產生原因主要為玻璃上Na+離子在高電壓的影響下遷移至電池表面,從而造成組件功率快速下降。近年來 PID 已經成為影響電站質量的重要因素之一,嚴重時候它可以引起一塊組件功率衰減50%以上從而影響整個電站的功率輸出,使電站投資商損失慘重。

近兩年雙面發電組件由于可以大幅提升電站投資商收益,所以得到了大規模發展及應用。雙面組件的PID問題得到了業界的廣泛重視。

PERC雙面電池背面的鈍化膜AlOx/Si界面具有較高的負電荷密度(10-12/cm2),形成了良好的場鈍化效果。在高溫高濕環境下,玻璃中會析出Na+。在正電壓作用下,電池片呈高電勢,邊框呈低電勢, Na+會流出電池片,不會在電池片表面富集。在負電壓下,電池片呈低電勢,邊框呈高電勢,Na+會穿過封裝材料到達電池片表面。背面陽離子的富集,形成額外的復合中心[1],如圖1所示;AlOx鈍化膜中電荷進行重新分布,導致場鈍化效果的降低。正面和背面的EQE[2](圖2)表征結果表明:電池片的背鈍化效果惡化,組件功率明顯衰減;越靠近組件邊框,電池受到的電勢越大,Na+遷移率越高,因此邊框周圍的電池片發生PID衰減的概率更大如圖3所示。

1 PID測試后高漏電區域的EBIC圖片

Source: Naumann, D. Lausch, A. Hähnel, J. Bauer, O. Breitenstein,A. Graff, M. Werner, S. Swatek,

S. Gro-ßer and J. Bagdahn,Solar Energy Materials and Solar Cells, 2014, 120, 383-389

2 PID測試前后組件正面(A)背面(B)曲線

Source: Luo W, Hacke P, Terwilliger K, et al. Elucidating potentialinduced degradation in bifacial

PERC silicon photovoltaic modules. Prog Photovolt Res Appl. 2018;1–9

3雙面PERC組件PID失效圖片(靠近邊框部分失效明顯)

愛旭作為業內領先的專業電池廠是如何做到雙面PID FREE的呢?主要有以下四點:

一、愛旭堅持使用業內前三名的材料廠商,只使用最優質的A級硅片。

硅片更低氧含量或更高電阻率表示硅片中雜質含量極少,使用此種硅片可以減少表面原子復合,同時由于硅片雜質更少,所以在電池片生產環節形成的氧化硅致密度則會高于劣質硅片。

二、愛旭先進的PERC電池制造工藝

愛旭科技PERC雙面電池通過熱氧化工藝,在硅片正面生成致密的SiOx薄膜層,結合高折射率的氮化硅減反膜,可以有效地阻隔金屬離子,提高正面抗PID性能;針對更為棘手的背面PID問題,愛旭采用特有的SiOxNy/高折射率SiNx疊層結構設計,在AlOx薄膜上形成致密的保護層,有效阻斷了Na+AlOx鈍化層的傳輸通道,避免了Na+的富集;同時該疊層結構起到了很好的化學鈍化效果,保證了愛旭科技的單/雙面PERC電池的效率會更高。

三、堅持以客戶為中心,品質第一的理念

提高膜層折射率以提升抗PID性能已成為業內一貫的解決方案,但是折射率過高會影響電池片的轉換效率及外觀,如何在生產中既保證可靠性又兼顧效率與外觀是檢驗電池工藝水平及生產能力的最佳體現。愛旭在提升折射率的同時仍能保證電池片效率及電池膜色的一致性是愛旭一流電池生產能力的體現,也是愛旭以客戶為中心的體現。

四、關鍵環節——雙面電池雙面測試分檔

由之前文章及各論壇,業界已經充分了解到愛旭是全球第一家可以做到雙面電池雙面測試分檔(正面0.1%,背面0.5%分檔)的電池片生產商。雙面雙測分檔不但可以降低組件因電池片功率不一致帶來的功率損失及電站失配風險,而且可以帶來更高的可靠性。圖四為不同背面效率電池封組件后正面及背面PID的衰減測試,通過實驗結果可以看出,在七塊實驗組件中,背面含有低效片容易導致PID失效,而背面效率越高則因正面/背面效率更為一致則抗PID性能越好。雙面雙測分檔后將低效電池片分選掉后,單塊組件內電池片正面及背面效率均保持一致,從而提升了組件的抗PID性能。

4 正面/背面不同效率電池片PID FREE性能差異

綜合以上,愛旭的雙面電池PID FREE解決方案為選用優質硅片、使用最優設備及工藝、疊加先進的雙面雙測分檔技術,可以大幅提升PID FREE性能,達到溫度85,濕度85%,電壓-1500V測試192小時情況下,衰減率≤3%的目標。本文針對愛旭PERC雙面技術做了簡單介紹,如有興趣歡迎進一步交流。愛旭樂于將以上技術貢獻于行業,為業內可以使用更高效率,更高可靠性,更高發電量的雙面電池組件奉獻愛旭的綿薄之力。

 

引用文獻:

 

[1]  Naumann, D. Lausch, A. Hähnel, J. Bauer, O. Breitenstein,A. Graff, M. Werner, S. Swatek, S. Gro-ßer and J. Bagdahn,Solar Energy Materials and Solar Cells, 2014, 120, 383-389

 

[2]  Luo W, Hacke P, Terwilliger K, et al. Elucidating potentialinduced degradation in bifacial PERC silicon photovoltaic modules. Prog Photovolt Res Appl. 2018;1–9

 

 

 

 

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