2022光伏组件衰减LeTID技术

太阳能光伏组件LeTID衰减机理、控制及测试蒋方丹阿特斯，电池研发高级总监2019年高效多晶及光伏先进技术和产品研讨会苏州，2019年3月8日CSIQNASDAQListed目录LeTIDLeTID衰减行为及可能机理LeTIDLeTID控制方法及表现LeTIDLeTID相关测试标准 2什么是LID/LeTID？LIDLight-InducedDegradation

LeTIDLightandelevatedTemperatureInducedDegradation高温LID（LIDatelevatedtemperature）PIDPID、LID问题已解决对于部分技术手段较少的公司，LeTID仍然是一个问题！恢复，1个月内机制清晰，由硼氧缺陷对导致。PERC少子扩散距离更长，LIDLID低氧等技术手段来解决。

恢复，长达几年时间接受。高温加速LeTID衰减PLcountPLcountNLeTIDPLcountPLcountTime(Hour)10001000Time(Hour)Time(Hour)10001000Time(Hour)LIDLID衰减行为和机理PAGE4PAGE4LIDinCz-SiLID被认为与硼氧缺陷对相关

SchmidtJ.etal.,IEEEPhotovoltaicSpecialistsConference,13-18,(1997)SchmidtJ.etal.,PhysicalReviewB69,(2004)BotheK.etal.,JournalofAppliedPhysics99,013701(2006)BsO2&BiO2模型LIDLID控制方法PAGE5PAGE5硼氧缺陷对导致的LID，可以通过低氧、掺镓、氢钝化等技术或组合技术来有效控制。稳定稳定0.01sun,25℃稳定0.01sun,25℃ForsterM.etal.,Appl.Phys.Lett.100,042110(2012)[APOLLONSOLAR] Herguth,A.etal.,Proc.4thWCPEC,940-943(2006)[Konstanz]LeTIDLeTID衰减行为–多晶首先发现PAGE6PAGE6LeTID衰减现象首先由SCHOTTSolar在多晶电池上发现。温度越高，衰减幅度越大，需要长时间才能达到稳定。掺镓片也存在衰减。PERC电池比全铝BSF电池更严重。Bdopedmc-Si Gadopedmc-Si 0.4Sun-75oC-334hrs RamspeckK.etal.,27thEUPVSEC,861-865(2012)[SCHOTTSolar]PAGE7PAGE7LeTID衰减行为–单晶也存在HanwhaQ-cells报道，在25℃条件下衰减稳定（硼氧缺陷对）的单晶PERC电池，在75℃高温条件下也存在LeTID衰减。FertigF.etal.,EnergyProcedia124,338–345(2017).[Hanwha]LeTIDLeTID衰减行为–大多数硅材料都存在PAGE8PAGE8更多的研究结果表明，大多数硅材料都存在LeTID

ChenD.etal.,Sol.Energ.Mat.Sol.C.185,174–182(2018).[UNSW]DopingMaterialP-typeN-typeBGaPFZ√Cz√√Cast-mono√mc√√RamspeckK.etal.,27thEUPVSEC,861-865(2012)[SCHOTTSolar] Niewelt,T.etal.,J.Appl.Phys.121,185702(2017).[Fraunhofer]LeTIDLeTID衰减比较–单晶vs.多晶PAGE9PAGE9R.Gottschalgetal.,FraunhoferCSP,35thEUPVSEC,20181A,75oC在2018年9月份的EUPVSEC会议上，FraunhoferCSP报道了对市场上商业获取的6组单晶PERC和3组多晶PERC组件的LeTID测试结果。所有多晶PERC组件的LeTID衰减小于2%；单晶PERC组6组中有5组衰减大于2%。多晶PERC组件LeTID衰减较单晶PERC低1.7%。LeTIDLeTID衰减可能机理–HanwhaPAGE10PAGE100.3Sun-75oC 0.3Sun-75oC Hanwha的研究发现：LeTID对Oi含量并不敏感，但与硅锭中的高度有关联。与ARC钝化膜的类型和电荷无关。LeTID衰减机理可能来源于体材料。LeTIDLeTID衰减可能机理–FraunhoferPAGE11PAGE11LukaT.etal.,EnergyProcedia124,759–766(2017).[Fraunhofer]LBICmappingsatamc-SiPERCsolarcella)beforelightsoaking;b)afterlightsoaking

Cross-sectionalSEMshowsCuparticleintheenhanceddegradationregionFraunhofer的研究发现：LeTID衰减幅度在电池片面积内比较均匀。晶界位置的衰减反而较低，可能是吸杂导致。高衰减的区域发现有钝化膜损坏和存在含Cu元素的杂质颗粒存在。LeTID衰减机理可能是杂质和缺陷导致。LeTIDLeTID衰减可能机理–UNSWPAGE12PAGE12ChanC.etal.,SolarRRL1,1600028(2017).[UNSW]ChenD.etal.,SolarEnergyMaterialsandSolarCells172,293–300(2017).[UNSW]Darkannealingmodulatesthedegradationbehavior Firingcausesanidenticaldefectinbothmc-andCz-Si1Sun-75oC UNSW的研究发现：暗退火导致氢原子扩散，诱发衰减行为变化。推测氢原子不仅起到钝化杂质和缺陷的作用，同时也可以诱发形成部分的复合敏感中心。单晶和多晶硅片在热过程中形成类似的复合敏感中心。提出HID（HydrogenInducedDegradation）衰减机理。UNSWUNSW提出“氢模型”PAGE13PAGE13FungT.etal.,SolarEnergyMaterialsandSolarCells184,48–56(2018).[UNSW]WenhamA.etal.,7thWorldConferenceonPhotovoltaicEnergyConversion,20184-statemodel4态模型UNSW提出新的四态模型，引入氢原子RESERVOIR-光照”循环过程的少子寿命变化。氢原子与其它杂质形成的缺陷对的价态变化被认为是衰减根源。LeTIDLeTID可能机理–ISCKonstanzPAGE14PAGE14体材料衰减及再生 钝化膜衰减 SperberD.etal.,IEEEJournalofPhotovoltaics7,1627–1634(2017).[Konstanz]ISCKonstanz的研究发现：高温长时间衰减后（1Sun、80oC、~100h），发现AlOx/SiNx钝化膜的衰减，表现在J0复合电流的上升。在Fz、Cz和多晶中都发现类似的行为。LeTID衰减机理：不仅是体材料衰减，也包括钝化衰减（passivationdegradation）。LeTIDLeTID可能机理–ISCKonstanz汇总结论PAGE15PAGE15R.Kopecek:\h/guest-blog/is-letid-degradation-in-perc-cells-another-degradation-crisis-even-worse-thLIDLIDLeTIDLeTID目录目录PAGE16PAGE16LeTIDLeTID衰减行为及可能机理LeTIDLeTID控制方法及表现LeTIDLeTID相关测试标准LID/LeTIDLID/LeTID控制方法–文献调研PAGE17PAGE17 MethodsproposedMethodsproposedUNSWMethodssummarizedbyISCKonstanzR.Kopecek:\h/guest-blog/is-letid-degradation-in-perc-cells-another-degradation-crisis-even-worse-thCSICSI独创的LID/LeTID控制技术PAGE19PAGE19关键技术创新和解决方案：铸锭/硅片：杂质控制、掺杂优化CSAR：先进的氢钝化技术在线控制：加严的衰减监控措施加严加严CID衰减检测技术PAGE20PAGE20电注入衰减技术CID（CurrentInjectionDegradation）新材料/新工艺/新产品导入，采用长时间CID以评估最大的衰减风险。在线工艺监控，采用标准CID，确保产品质量。CSIP4CSIP4组件LID衰减表现优异PAGE21PAGE21RegularOPCTLIDmonitoringdata:P4vs.P3

P3&P4LIDwellundercontrolP4组件LID表现良好，甚至优于常规P3多晶组件。CSIP4CSIP4组件LeTID衰减表现最佳–第三方测试报告PAGE22PAGE22CSIP4isthebestbyamileUNSW测试结果表明，CSIP4组件的LeTID衰减程度最低，性能最优。目录目录PAGE23PAGE23LeTIDLeTID衰减行为及可能机理LeTIDLeTID控制方法及表现LeTIDLeTID相关测试标准LID/LeTIDLID/LeTID测试标准提案一览PAGE24PAGE24标准提案SampleMethodProceduresIEC61215-1ED2Module2步法第1步：MQT19.1，初始光衰（1sun，<50℃）第2步：MQT23.1，电注入LeTID衰减（Isc-Impp，75℃）IEC63202-1Cell1步法光致衰减（1sun，60±5℃，最大20kWh）draft_LID_standard（EuropeSEMIgroup）Cell1步法电流注入LeTID衰减测试（10A，温度和时间可变量）NP_Cell_LeTID（CSI&GCL）Cell1步法高温光照测试（1sun，75℃或85℃，时间待定）Institutes（UNSW,etc）Cell1步法高温光照测试（1sun，75℃或85℃，时间待定）1步法激光快速测试（20-40sun，130℃，30s）IEC61215-1ED2IEC61215-1ED2LeTID测试相关内容PAGE25PAGE25ModuleLeTIDtestinIEC61215-1ED21ststep,MQT19.1,InitialStabilizationbylightsoaking2ndstep,MQT23.1,LeTIDDegradationLabeledas“LeTIDsensitive”ifLeTIDdegradation>5%电池片电池片LeTID测试标准思路PAGE26PAGE26LeTIDLightandelevatedLeTIDLightandelevatedTemperatureInducedDegradationLeTID,aliashigh-tempLIDLightInducedDegradationatelevatedTemperature高温LID测试标准思路：低温LID测试不能体现高温衰减风险。LeTID应该更准确描述为高温LID。制定高温LID测试标准，应选择合理的测试条件，以更有效评估出高温衰减风险，从而帮助行业提升组件产品质量。高温LID测试标准可能有助于解释再生性能，以更好地了解对实际发电性能的影响。电池片高温电池片高温LID测试标准思路PAGE27PAGE27IEC测试标准草案提议（在研）：Forabatchofto-be-testcellsIVmeasurementIVmeasurementLightexposure(12kWh/m2@1sun,85±5℃