光致發光丨PL檢測技術在太陽電池中的應用(上篇)
太陽電池的質量直接決定了光伏發電系統的效率及使用壽命。
近年來,光伏產業發展迅猛,光伏生產企業遍地開花。有限的市場需求造成了企業之間競爭激烈,提高效率和降低成本成為整個行業的共同目標。
在晶體硅太陽電池的薄片化發展過之中,也出現了許多嚴重的質量問題,如碎片、電池片隱裂、表面污染、電極不良等,正是這些缺陷限制了電池的光電轉化效率和使用壽命。同時,由于沒有完善的行業標準,硅片原材料質量也是參差不齊,一些缺陷片的存在直接影響到組件乃至光伏系統的穩定性。
因此,太陽能行業需要有快速有效和準確的定位檢驗方法來檢驗生產環節可能出現的問題。
對于生產企業來講,把好原材料質量關、控制產品質量、提高成品率、避免生產過程中的浪費是 降低生產成本、提高競爭力的有效手段。
光致發光檢測技術可以在極短時間確定硅片缺陷狀況及其分布,非常適合應用到硅片質量控制、電池片生產工藝分析中。研發光致發光檢測設備,并應用于晶體硅材料及生產過程中,對提高產品質量、降低生產成本具有非常重要的實際意義。
目前發展的現狀在物理材料研究領域,光致發光技術( PL )的應用已有一定基礎,應用于半導體材料進行無損測量的光譜測定方法,能夠快速、無損傷分析材料的結構、成分與品質。但其存在測試范圍小(微米級別),環境要求高(探測器需零下50℃制冷),在光伏晶體硅材料及太陽電池(均屬于大面積光伏器件)測試領域一直未能應用。近幾年來,伴隨著激光技術和電子成像技術的發展,光致發光技術在光伏領域的測試有了突破性進展。
國外在此領域的研究起步于2005 年,現已掌握核心技術。未來將在此儀器的分析應用上進一步發展。光伏晶硅材料、太陽電池工藝過程片及成品檢測技術的專利擁有者是澳大利亞新南威爾士大學,該大學不僅掌握了核心技術,而且與 BT Image 公司合作進入了實際應用階段。
之前,受國外技術壟斷影響,國內在光致發光設備領域基本空白,因此無法將此技術投入到應用領域。隨著技術實力的增強,上海太陽能工程技術研究中心在光致發光檢測設備的研發上有了重大的突破。武漢愛疆科技有限公司也研發出了最新一代的PL檢測設備。
定制化PL設備(可搭配生產線使用)
國產 PL 檢測設備已經面向市場, 一些先行的電池片生產企業已經率先將光致發光 檢測技術應用到產品質量控制中。