电池组件-热击穿

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1、1组件的热击穿2相关图片发热点造成了组件背板被烧穿和大的鼓包。3123456123456789101112发热点位置分布4121110987654321123456EL测试照片及发热点位置分布对应图5原始测试相关数据6退回后重测数据7组件的热击穿1、EL测试照片显示组件电池片碎片、裂片非常严重。72片中只有11片完整没有碎裂。第三串、第四串红点处均为热击穿造成P-N结损坏。从EL照片上看，因没有电注入少数载流子显现黑色。2、假设3-11处橙红处，由于原先是隐裂，在环境作用下变为明裂断开。引用Wenham教授应用光伏学5-5热点过热（如图）。“坏”电

2、池和二极管上消耗的能量约等于一个“好”电池的输出能量，这个消耗的能量是使“坏”电池发热的能量。“坏”电池处于热击穿的过程中，由于热产生大量载流子，这些载流子使晶片处于负阻状态，在反偏电压作用下又产生热，使结温升高直至P-N损坏。分析：8组件的热击穿3、在这个过程中EVA加热分解，EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）分子式：由于CO、CO2处于被TPT玻璃密封环境，气体压力急剧上升。当气体压力大于TPT与未燃烧EVA的粘结力时依据压力大小，在发热点处形成大小不一的凸泡。当然TPT在受热时也会强度降低。当气体压力大于TPT分子团之间引力时，TPT就爆穿了。玻

3、璃破裂也是局部过热所致。众所周知，钢化玻璃一旦某一点破裂，就会导致整块玻璃溃裂。（C2H4)x(C4H6O2)ymCO+nCO2+pH2O燃烧9组件的热击穿肯定是消除组件层压过程中的裂片和隐裂。今天的隐裂就是明天的裂片。虽然，克服裂片和隐裂做了很多的工作，但现状还不尽人意的。改进措施10组件的热击穿上面的案例应该是个案，但是产生“热击穿”的因素还是广泛存在着。11组件的热击穿12组件的热击穿上述照片和红外相片是从光伏电站拍摄而得。见电池地方说明受热化冰了，红外相片，可以清楚看到发热的太阳电池发生了热击穿。但是一旦发生热击穿并不立即烧毁太阳电池的P-

4、N结。这是因为组件处于户外低温环境中，热阻小散热条件较好。组件TPT玻璃均处于动态温度平衡之中。这个动态平衡温度远低于损坏P-N结时结温。故组件太阳电池不会损坏，但也不能说组件不存在质量问题。13组件的热击穿14组件的热击穿15组件的热击穿16组件的热击穿单晶电池TR图，揭示了组件光伏特性、光热特性，它们是存在有机的内在联系的。导致“曲线台阶”组件，台阶部份是损失功率部份，恰之是提供“热击穿”热量。造成“热击穿”的主要原因是黑心片、黑斑片。17组件的热击穿由于黑心片、黑斑片造成电池片发热，对电池片EVA会有加速降解失效的危险，对组件电池的寿命承诺难

5、以保证。18形成黑心片、黑斑片主要成因19EL成像下黑心片、黑斑片的照片：20EL光强度和少子分布密度成正比：EL照片中黑心片和黑斑片是反映在通电情况下该部分没有发出1150nm的红外光，故红外相片中反映出黑心和黑斑，发光现象和硅衬底少数载流子浓度有关。21黑斑与杂质原子分布无关：BPCOAlCrMnFeNi黑圈2-11.30E+16<2E14<1e161.06E+18<7E13<5E12<1E13<1E13<1E142-21.31E+16<2e14<1e161.02E+18<7E13<5E12<1E13<1E13<1E14黑斑4-11.07E+1

6、61.10E+153.10E+161.31E+18<7E13<1E13<1E13<3E13<1E144-21.10E+161.00E+153.30E+168.7E+17<7E13<3E13<1E13<3E13<1E14一般少数载流子的寿命和含污染杂质含量及位错密度有关。蒋仙作出了黑斑处边界两边（即有黑斑处和无黑斑处）杂质原子SIMS试验发现两边杂质原子含量一样，没有变化。SIMS测试结果：22黑斑处位错密度：这样少数载流子的寿命和位错密度有关，蒋仙测了单晶黑斑中心区域位错密度>107个/cm2，如下面两张图所示：23中心黑斑区域，位错密度>107个

7、/cm224黑斑边缘区域，位错密度>106个/cm225无位错密度标准≤3000个/cm2黑斑边缘区域位错密度>106个/cm2均为无位错单晶要求1000～10000倍，这是相当大的位错密度了。26少子扩散长度与位错密度的关系：晶体硅片的扩散长度和位错密度是有联系的。用SPV（SurfacePhoto-Voltage）法测得多晶硅片的扩散长度和用tash腐蚀法测得位错密度EPD：EtchPitDensity进行比较，扩散长度DL短的区域恰恰是EDP位错密度高的区域。（见下图）少子扩散长度与少子寿命公式：Lp=（Dpζ）0.527扩散长度DL和EDP

8、位错密度高的区域的关系图：本资料来自《夏普技报第93号（2005年12月刊）》——“HighEfficiencyMulti