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TOPCon电池醋酸熏蒸-EL测试 | 组件湿热测试结果的快速预测方法
日期:2025-08-18浏览量:670
TOPCon太阳能电池技术发展迅猛,但同时也面临着硅片减薄、银耗降低及双玻结构普及带来的新可靠性挑战。IEC61215标准的1000小时湿热(DH)测试虽关键,但其耗时过长,无法满足量产工艺快速优化的需求。本文提出了一种电池层级的醋酸熏蒸(AaF)加速测试方法,该方法通过直接控制醋酸蒸汽浓度和温度,绕过了EVA水解过程,结合美能PL/EL一体机测试仪的电致发光(EL)测试对金属栅线腐蚀失效的可视化表征,该方法能在电池层级高效复现并量化DH失效的核心机制。
实验设计
实验路线图
DH降解主因是EVA封装水解产生的醋酸腐蚀电池金属栅线(发射极-银浆界面),导致接触电阻增大(EL图像中栅线边缘变暗);本文提出方法创新:绕过EVA水解过程,直接通入醋酸蒸汽模拟腐蚀路径,并验证电池级腐蚀与组件级DH失效模式一致性(均呈现FF、Isc下降)。
对照验证:同批次电池分为AaF15组(50片)和封装组件DH1000组(300片),比对效率衰减率及EL图像;
变量控制:三组实验仅改变银浆配方(主因),封装材料(POE/EPE)作为次要变量验证普适性;
稳定性测试:10组同质电池AaF15腐蚀率误差<10%(均值16.05%),证实方法可重复。
TOPCon电池的AaF15测试结果
3组TOPCon电池在AaF15测试前后的效率对比
TOPCon电池EL图像腐蚀特征对比
对三组使用不同银浆的TOPCon电池进行AaF15测试,均观察到显著效率衰减(程度不同)和电致发光(EL)图像劣化(边缘变暗、栅线模糊),表明醋酸成功诱导了类似DH的金属接触腐蚀。
TOPCon组件的DH1000结果
POE与EPE封装组件DH1000衰减率对比
与AaF实验同批次的电池被制成太阳能组件。这些组件进行了DH1000测试。每批TOPCon电池被分为两组,分别使用EPE和POE主流封装材料进行封装。所有基于EPE或POE的DH测试组件均出现不同程度的衰减,这与电池数据一致。
DH1000测试后组件EL图像典型失效模式
组件DH测试前后的EL图像,栅线和主栅附近出现了更多暗区。这与电池的AaF结果相似。此外,两条金属栅线之间横向传输能力的下降导致栅线间出现了一些暗区。
醋酸熏蒸测试与DH1000的对比
电池AaF15衰减率与组件DH1000衰减率的线性映射关系(R²=0.97)
电池在AaF15后的效率衰减率与对应组件在DH1000后的功率衰减率呈现显著正相关。例如,电池衰减>80%的组,组件衰减>10%(远超5%控制线);电池衰减~24%的组,组件衰减~4%(接近控制线);电池衰减~15%的组,组件衰减<3.6%(优于控制线)。
EL对比 (电池AaF15后 vs. 组件DH1000后 vs. 原始状态)
对比严重衰减、轻微衰减及衰减前的EL图像。AaF15后电池EL劣化程度与组件DH后EL劣化程度一致,进一步佐证了预测方法的有效性。
稳定性验证
同批次电池AaF15测试稳定性验证
对同批次电池进行10组AaF15测试,衰减率平均值16.05%,波动范围14.48%-17.69%(最大误差<10%),证明该方法在量产监测中具备足够稳定性。
TOPCon电池的AaF15加速测试与组件DH1000结果存在显著相关性,可有效预测组件DH失效风险。实验和误差分析表明,为保障组件DH1000衰减≤5%,电池AaF15衰减率应控制在24%以下,实际应用建议采用更严格的20%阈值。该方法仅需15小时,为TOPCon电池量产(如银浆选型、工艺优化)提供了快速、稳定、高效的可靠性监测工具,显著降低因DH失效导致的量产风险。
联系电话:400 008 6690
美能PL/EL一体机测试仪模拟太阳光照射钙钛矿太阳能电池片,均匀照亮整个样品,并用专业的镜头采集光致发光(PL)信号,获得PL成像;电致发光(EL)信号,获得EL成像。通过图像算法和软件对捕获的PL/EL成像进行处理和分析,并识别出PL/EL缺陷,根据其特征进行分析、分类、归纳等。
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✔ 多种缺陷识别分析(麻点、发暗、边缘入侵等)可定制缺陷种类
美能PL/EL一体机测试仪通过电致发光(EL)信号,获得EL成像可以对金属栅线腐蚀失效进行可视化表征,能在电池层级高效复现并量化DH失效的核心机制,为TOPCon电池量产提供可靠的监测工具。
原文参考:Optimizing anti-reflection and surface passivation for n-type back-contact back-junction silicon solar cells using SiNx/SiON stack layers: Insights from quokka simulation









































































