红外热成像仪的工作原理是对电池片外接反向偏压,使电池片上形成一个电流回路,当有区域漏电时,该区域的电流就会特别大,产生的热量就会比较多,红外成像仪可以根据硅片表面产生的不同热量转换为电信号,进而在显示器上形成热图像,可以对发热的异常区域进行准确的识别。
晶体硅太阳能电池在制作生产过程中导致局部漏电的主要原因:1)通过PN结的漏电流;2)沿电池边缘的表面漏电流;3)金属化处理后沿着微观裂纹或晶界形成的微观通道的漏电流。
从晶体硅太阳电池生产工艺流程来看,以下几个因素与电池片漏电有关:1)去边结时,刻蚀不完全或未刻蚀;2)点状烧穿;3)印刷擦片或漏浆。在研究过程中发现除了以上三种漏电原因外,还有Si3N4颗粒、多晶晶界等也会造成电池片漏电。
1)扩散工艺中在硅片的上表面和周边都扩散上了N型结,如果不去除周边的N型结会导致电池片正负极被周边的N型结连接起来,使电池片正负极接通而漏电。边结刻蚀不完全或未刻蚀的硅片在红外热成像仪下表现为电池片边缘发红。
2)点状烧穿通常意义上指红外热成像仪拍摄出呈现点状发红的漏电现象。
3)擦片主要是指在印刷过程中出现的印刷不良片用酒精等将栅线擦拭干净后重新印刷的电池片。这些电池片在显微镜下观察可以看到还有部分浆料残留在硅片表面,红外图像显示有大面积漏电,EL图像显示表面有大面积污染。
Si3N4颗粒有可能造成漏电,Si3N4颗粒主要来源:1)铸造多晶硅时在坩埚表面喷涂的Si3N4脱落融入硅锭所致;2)镀膜时SiH4的含量偏高,形成Si3N4颗粒。Si3N4颗粒的晶粒贯穿电池片的层错,使PN结导通而导致漏电。
晶界缺陷有可能造成漏电,其原因主要为1)杂质原子容易在晶界位置集中,形成各类缺陷和复合中心;2)高温扩散的原子也容易沿着位错和晶界形成微小的桥路漏电。