1.緒論

太陽能組件制作完成之后，進(jìn)行功率測(cè)試時(shí)，組件功率正常，但是客戶接收到組件，安裝并運(yùn)營時(shí)發(fā)現(xiàn)功率衰減較大。這種現(xiàn)象大多是由于電池片的光致衰減引起的。本文將系統(tǒng)、簡(jiǎn)要的闡述光致衰減現(xiàn)象。

2.光致衰減

光伏組件光致衰減可分為兩個(gè)階段：初始光致衰減和老化衰減。

2.1初始光致衰減

初始的光致衰減，即光伏組件的輸出功率在剛開始使用的最初幾天內(nèi)發(fā)生較大幅度的下降，但隨后趨于穩(wěn)定。導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是P型(摻硼)晶體硅片中的硼氧復(fù)合體降低了少子壽命。通過改變P型摻雜劑，用稼代替硼能有效的減小光致衰減;或者對(duì)電池片進(jìn)行預(yù)光照處理，是電池的初始光致衰減發(fā)生在組件制造之前，光伏組件的初始光致衰減就能控制在一個(gè)很小的范圍之內(nèi)，同時(shí)也提高組件的輸出穩(wěn)定性。

光致衰減更多的與電池片廠家有關(guān)，對(duì)于組件廠商的意義在于選擇高質(zhì)量的電池片來降低光致衰減帶來的影響。

2.2.老化衰減

老化衰減是指在長期使用中出現(xiàn)的極緩慢的功率下降，產(chǎn)生的主要原因與電池緩慢衰減有關(guān)，也與封裝材料的性能退化有關(guān)。其中紫外光的照射時(shí)導(dǎo)致組件主材性能退化的主要原因。紫外線的長期照射，使得EVA及背板(TPE結(jié)構(gòu))發(fā)生老化黃變現(xiàn)象，導(dǎo)致組件透光率下降，進(jìn)而引起功率下降。

這就要求組件廠商在選擇EVA及背板時(shí)，必須嚴(yán)格把關(guān)，所選材料在耐老化性能方面必須非常優(yōu)秀，以減小因輔材老化而引起組件功率衰減。

3.光致衰減機(jī)理

P型(摻硼)晶體硅太陽電池的早期光致衰減現(xiàn)象是在30多年前觀察到的，隨后人們對(duì)此進(jìn)行了大量的科學(xué)研究。特別是最近幾年，科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)它與硅片中的硼氧濃度有關(guān)，大家基本一致的看法是光照或電流注人導(dǎo)致硅片中的硼和氧形成硼氧復(fù)合體，從而使少子壽命降低，但經(jīng)過退火處理，少子壽命又可被恢復(fù)，其可能的反應(yīng)為：

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，含有硼和氧的硅片經(jīng)過光照后其少子壽命會(huì)出現(xiàn)不同程度的衰減，硅片中的硼、氧含量越大，在光照或電流注人條件下在其體內(nèi)產(chǎn)生的硼氧復(fù)合體越多，其少子壽命降低的幅度就越大。而在低氧、摻稼、摻磷的硅片中，其少子壽命隨光照時(shí)間的增加，總體衰減幅度極小。

4.解決措施

4.1.改善硅單晶質(zhì)量

太陽電池性能的早期光致衰減現(xiàn)象主要發(fā)生在單晶硅太陽電池上，對(duì)于多晶硅太陽電池來講，其轉(zhuǎn)換效率的早期光致衰減幅度就很小。由此可見硅片自身的性質(zhì)決定了太陽電池性能的早期光致衰減程度。因此要解決光伏組件的早期光致衰減問題。就必須從解決硅片問題人手。下面就幾個(gè)方案進(jìn)行討論。

A、改進(jìn)摻硼P型直拉單晶硅棒的質(zhì)量

一些單晶棒的質(zhì)量確實(shí)令人擔(dān)憂，如果不能有效的改變這一狀況將嚴(yán)重影響光伏產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展在摻硼直拉單晶產(chǎn)品中主要存在的問題和改進(jìn)措施：

1)由于原始高純多晶硅料短缺一些拉棒公司就摻了一些不應(yīng)該使用的基磷和其它有害雜質(zhì)含量高的質(zhì)次的硅料。使用此類材料生產(chǎn)的太陽電池不但效率低，而且早期光致衰減幅度非常大。我們強(qiáng)烈要求不使用低質(zhì)量的硅料。

2)在高純多晶硅料中摻人過多低電阻率N型硅料苰IC的廢N型硅片等。所制造出的摻硼CZ硅棒是一種高補(bǔ)償?shù)腜型單晶材料。盡管電阻率合適，但硼一氧濃度非常高從而導(dǎo)致太陽電池性能出現(xiàn)較大幅度的早期光致衰減。我們強(qiáng)烈要求不使用低電阻率N型硅料。

3)一些公司拉棒工藝不過關(guān)，晶體硅中氧含量過高，內(nèi)應(yīng)力大，位錯(cuò)缺陷密度高，電阻率不均勻，都直接影響了太陽電池的效率及穩(wěn)定性。我們希望改進(jìn)拉棒工藝。控制氧含量。

用上述幾種硅片制作的太陽電池有較大幅度的早期光致衰減，會(huì)超出客戶所能接受的范圍。其實(shí)直拉單晶工藝是很成熟的，只要我們把好用料質(zhì)量關(guān)，按正規(guī)拉棒工藝生產(chǎn)，硅棒的質(zhì)量是可以得到較好控制的。

B、利用磁控直拉硅單晶工藝(MCZ)改進(jìn)單晶硅棒產(chǎn)品質(zhì)量

此工藝不僅能控制單晶中的氧濃度，也使硅單晶縱向、徑向電阻率均勻性得到改善這種工藝已在國內(nèi)部分拉棒公司開始試用。

C、利用區(qū)熔單晶硅工藝(FZ)改進(jìn)單晶硅棒產(chǎn)品質(zhì)量

區(qū)熔單晶硅工藝避免了直拉工藝中大量氧進(jìn)人硅晶體的固有缺陷，從而徹底解決了P型(摻硼)太陽電池的早期光致衰減現(xiàn)象。因FZ工藝成本較高，主要用于IC和其它半導(dǎo)體器件的硅片制造，但目前一些公司已對(duì)FZ工藝進(jìn)行相關(guān)改造，降低了成本。以適合于太陽電池硅片的制造。國內(nèi)一些拉棒公司已開展了這方面的試制工作

D、改變摻雜劑，用鎵代替硼

用摻稼的硅片制作的電池，沒有發(fā)現(xiàn)太陽電池的早期光致衰減現(xiàn)象，也是解決太陽電池早期光致衰減的辦法之一。

E、使用摻磷的N型硅片代替摻硼的P型硅片

使用誥硅片也是解決電池初試光致衰減問題的方法之一但從目前產(chǎn)業(yè)化的絲網(wǎng)印刷誥電池工藝來看，誥電池在轉(zhuǎn)換效率和制造成本上還沒有優(yōu)勢(shì)，一些關(guān)鍵工藝有待解決

4.2.對(duì)電池片進(jìn)行先前光照衰減

由于光伏組件的早期光致衰減是由電池的早期光致衰減導(dǎo)致的，對(duì)電池片進(jìn)行光照預(yù)衰減，使電池的早期光致衰減發(fā)生在組件制造之前。光伏組件的早期光致衰減就非常小了，完全可以控制在測(cè)量誤差之內(nèi)。同時(shí)也大幅度地減少了光伏組件出現(xiàn)熱斑的幾率。

5.小結(jié)

提高了光伏組件的輸出穩(wěn)定性，為我們的用戶帶來更多的效益。

盡管通過光照預(yù)衰減是一種亡羊補(bǔ)牢的方法，但在硅片質(zhì)量沒有得到有效的改善之前，使用此方法是解決光伏組件早期光致衰減問題有效措施。