根據(jù)晶硅電池的結(jié)構(gòu),如上圖,電池片產(chǎn)生的電流要依靠“表面的主柵線及垂直于主柵線的細柵線”搜集和導(dǎo)出。當(dāng)隱裂導(dǎo)致細柵線斷裂時,細柵線無法將收集的電流輸送到主柵線,將會導(dǎo)致電池片部分甚至全部失效。
基于上述原因,對電池片功能影響最大的,是平行于主柵線的隱裂(第4類)。根據(jù)研究結(jié)果,50%的失效片來自于平行于主柵線的隱裂。
45°傾斜裂紋(第3類)的效率損失是平行于主柵線損失的1/4。
垂直于主柵線的裂紋(第5類)幾乎不影響細柵線,因此造成電池片失效的面積幾乎為零。
相比于晶硅電池表面的柵線,薄膜電池表面整體覆蓋了一層透明導(dǎo)電膜,所以這也是薄膜組件無隱裂的一個原因。
有研究結(jié)果顯示,組件中某單個電池片的失效面積在8%以內(nèi)時,對組件的功率影響不大,組件中2/3的斜條紋對組件的功率穩(wěn)定沒有影響。因此,當(dāng)組件中的電池片出現(xiàn)隱裂后,可能會產(chǎn)生效率損失,但不必談隱裂“色變”。
3、檢測“隱裂”的手段
EL(Electroluminescence,電致發(fā)光)是簡單有效的檢測隱裂的方法。其檢測原理如下。
電池片的核心部分是半導(dǎo)體PN結(jié),在沒有其它激勵(例如光照、電壓、溫度)的條件下,其內(nèi)部處于一個動態(tài)平衡狀態(tài),電子和空穴的數(shù)量相對保持穩(wěn)定。
如果施加電壓,半導(dǎo)體中的內(nèi)部電場將被削弱,N區(qū)的電子將會被推向P區(qū),與P區(qū)的空穴復(fù)合(也可理解為P區(qū)的空穴被推向N區(qū),與N區(qū)的電子復(fù)合),復(fù)合之后以光的形式輔射出去,即電致發(fā)光。
當(dāng)被施加正向偏壓之后,晶體硅電池就會發(fā)光,波長1100nm左右,屬于紅外波段,肉眼觀測不到。因此,在進行EL測試時,需利用CCD相機輔助捕捉這些光子,然后通過計算機處理后以圖像的形式顯示出來。
給晶硅組件施加電壓后,所激發(fā)出的電子和空穴復(fù)合的數(shù)量越多,其發(fā)射出的光子也就越多,所測得的EL圖像也就越亮;如果有的區(qū)域EL圖像比較暗,說明該處產(chǎn)生的電子和空穴數(shù)量較少(例如圖3中電池中部),代表該處存在缺陷(復(fù)合中心);如果有的區(qū)域完全是暗的,代表該處沒有發(fā)生電子和空穴的復(fù)合(圖3和圖4中紅線所標(biāo)處),也或者是所發(fā)光被其它障礙所遮擋(圖3和圖4主柵線處),無法檢測到信號。
圖3:黑心片 圖4:隱裂片
圖中中間扭曲是因為組件尺寸太大,圖像采用了拼接方式,屬于正常現(xiàn)象。
圖5:正常組件EL圖像