近年来随着光伏行业的迅猛发展，光伏组件质量控制环节中测试手段的不断增强，原来的外观和电性能测试已经远远不能满足行业的需求。目前一种可以测试晶体硅太阳电池及组件潜在缺陷的方法为行业内广泛采用，即el测试。el是英文electroluminescence的简称，译为电致发光或场致发光。目前el测试技术已经被很多晶体硅太阳电池及组件生产厂家应用，用于晶体硅太阳电池及组件的成品检验或在线产品质量控制。 电视机天线制作
浸涂1.el测试的原理
在太阳电池中，少子的扩散长度远远大于势垒宽度，因此电子和空穴通过势垒区时因复合而消失的几率很小，继续向扩散区扩散。在正向偏置电压下，p-n结势垒区和扩散区注入了少数载流子，这些非平衡少数载流子不断与多数载流子复合而发光，这就是太阳电池电致发光的基本原理[1]。发光成像有效地利用了太阳电池间带中激发电子载流子的辐射复合效应。在太阳能电池两端加入正向偏压, 其发出的光子可以被灵敏的ccd 相机获得, 即得到太阳电池的辐射复合分布图像。但是电致发光强度非常低, 而且波长在近红外区域，要求相机必须在900-1100nm 具有很高的灵敏度和非常小的噪声。 el测试的过程即晶体硅太阳电池外加正向偏置电压，直流电源向晶体硅太阳电池注入大量非平衡载流子，太阳电池依靠从扩散区注入的大量非平衡载流子不断地复合发光，放出光子，也就是光伏效应的逆过程；再利用ccd相机捕捉到这些光子，通过计算机进行处理后以图像的形式显示出来，整个过程都在暗室中进行。
el测试的图像亮度与电池片的少子寿命（或少子扩散长度）和电流密度成正比，太阳电池中有缺陷的地方，少子扩散长度较低，从而显示出来的图像亮度较暗。通过el测试图像的分析可以清晰的发现太阳电池及组件存在的隐性缺陷，这些缺陷包括硅材料缺陷、扩散缺陷、印刷缺陷、烧结缺陷以及组件封装过程中的裂纹等。
2.el测试常见缺陷及分析
2.1破片
组件中的破片多出现在组件封装过程的焊接和层压工序，在el测试图中表现为电池片中有黑块，因为电池片破裂后在电池片破裂部分没有电流注入，从而导致该部分在el测试中不发光。
2.2隐裂
晶体硅太阳电池所采用的硅材料本身易碎，因此在电池片生产和组件封装过程中很容易产生裂片。裂片分两种一种是显裂，另一种是隐裂。显裂是肉眼可以直接看到的，在组件生产过程中的分选工序就可以剔除；而隐裂是肉眼无法直接看到的，并且在组件的制作过程中更容易产生破片等问题。由于单晶硅的解离面具有一定的规则，通过el测试图可以清晰地看到单晶硅电池片的隐裂纹一般是沿着电池片对角线方向的“x”状图形；多晶硅电池片由于晶界的影响有时很难区分是多晶硅的晶界还是电池片中的隐裂纹。
2.3断栅
电池片的断栅主要是由于电池片本身栅线印刷不良或电池片不规范焊接造成的。从el测试图中表现为沿电池片主栅线的暗线，这是因为电池片的副栅线断掉后，el测试过程中从电池片主栅线上注入的电流在断栅附近处的电流密度很小甚至没有，从而导致电池片的断栅处在发光强度较弱或不发光。
2.4烧结缺陷
在电池片生产过程中，烧结工序工艺参数不佳或烧结设备存在缺陷时，生产出来的电池片在el测试过程中会显示为大面积的履带印。实际生产中通过有针对性的工装改造就可以有效的消除履带印的问题。例如采用顶针式履带生产出来的电池片在el测试图只能看到若干个黑点而没有大面积的履带印。
光固化打印2.5黑芯片
黑芯片在el测试图中我们可以清晰的看到从电池片中心到边缘逐渐变亮的同心圆，它们产生于硅材料生产阶段，与硅棒制作过程中氧的溶解度和分凝系数大有关。此种材料缺陷势必导致晶体硅电池片的少数载流子浓度降低，从而导致电池片中有此类缺陷的部分在el测试过程中表现为发光强度较弱或不发光。
2.6电池片混挡
一块组件的el测试图中有部分电池片发光强度与该组件中的大部分电池片相比较弱，这是由于这部分电池片的电流或电压分档与该组件中大部分电池片的电流或电压分档不一致造成的。
2.7电池片电阻不均匀
el测试单个电池片表面发光强度不均匀，这是由于电池片电阻不均匀造成的, 较暗区域一般串联电阻较大。这种缺陷也能反应电池片少子寿命的分布状况，缺陷部位少子跃迁机率降低，在el测试过程中表现为发光强度较弱。
3.结论
电致发光（electroluminescence,el）的检测方法，利用电致发光的原理对晶体硅太阳电池及组件做了近红外成像测试，通过el测试图迅速地检测出了太阳电池及组件中可能存在的缺陷，是一种有效的检测电池、组件的方法。el测试在太阳电池及组件质量分析和质量控制中发挥越来越重要的作用。
另
最近几年．随着绿能源需求量的急速增长，中国的太阳能电池板产量正以迅猛之势持续扩大。目前我国有500余家企业在生产太阳能电池板和组件。其中。许多大型企业都已经具备了硅材料的生产能力。目前硅材料太阳能电池板通常由单晶体棒材切片而成．但由于 单晶硅成本价格高．为了节省硅材料，通常会把切片切的很薄．大多厂家硅片厚度在200txm左右。英利集团已做到了厚度在180txm左右。自动化生产线对电池片的多次加工会使电池片破损率增 大，在生产过程中就会产生隐裂、碎片、崩边、虚焊、断栅等缺陷，这样会使太阳能电池的转换效率更低。如果能在各个生产流程环节中及时发现．便可以相应调整生产设备的运行状态．从而提高成品的合格率及成品等级．这样就需要大量的在线缺陷检测设备。出于成本考虑，目前的生产线多数只是在层压之前和层压之后各做一次EL测试 因此开发研制成本低、扫描速度快、成像清晰度高的在线缺陷检测设备就成为了太阳能电池板生产过程中的一个关键性问题．该设备的研制将对光伏产业的发展产生重要影响。
高山林
硅太阳能电池发光时带有激发光或电压 硅发射的光的峰值出现在950-1 250nm的大约1 150nm处．这种发射是由于过渡带受激发形成的 主要有两种激发的方法。PLfPhotO1uminescence1光致发光和EL FElectroluminescence1电致发光。光致发光是
将一个物体的较高的能量光F波长较短1吸收后再发射的光．一般用来自闪光灯或脉冲激光／LED的可见光激发硅的电子 大多数的光产生的电子将他们的能量转化为热量。一小部分
的电子再去一个孔．发射一个光子F辐射复合) 硅中的较多缺陷将导致更多的能量以热量的形式散失．仅有较少的发出光子 硅中的较少的缺陷将导致更多的辐射复合和更多的发射光子。这种方法的优点是不需要外置电源．但通常需要脉冲光源和门检测．热拍的重现性通常较差于电致发光。电致发光是由电压所产生的发光。当硅太阳能电池是正向偏置时．它将作为一个发光 二级管 发光强度取决于硅中缺陷密度的．较少的缺陷产生更多个发射光子 这种方法仅需要一个简单的直流电流源供电．且具有良好的重复性旧
EL电致发光成像检测方法可以表述为：当对太阳能电池板PN结正向通电时，电子与空穴复合以出射光子的形式释放能量。电致发光的光谱在700～1 200 Nm范围内具有一定光强度．选取CCD成像器件可以捕获这一图像 破损部分无电子与空穴复合现象．也就无能量释放，捕获的图像中电池板缺陷部分将会呈现出明显的暗斑。利用硅太阳能电池在通电时发出波长为1 150nm的近红外线，故可以利用近红外摄像方法拍摄得到单晶硅太阳能电池的电致发光图像系统设计的整体思路。
本系统主要包括太阳能电池板暗箱、计算机和恒流源三大部分 首先设计用于红外图像采集的暗室．通过可控制的启闭窗口来装载检测电池板．同时屏蔽可见光源 暗室中利用光
学反射原理。延长光路．减少图像畸变．同时缩小设备尺寸。然后对其通入恒定电流F电流大小应根据电池板大小而进行相应调整1．使电池板发出红外光 系统使用软通断可控恒流源．减少加电和断电对电源的冲击．提高设备寿命．同时也减少了测试电流引起的组件过流损坏 最后在暗箱中放置一个红外工业照相机．可对电池板既进行实时监测又实现单帧采集 工业相机通过USB接口与计算机连接起来．用户可通过显示屏直接观察电池板的好坏。成像后的图像经软件处理．减少温度、背景等因素对成像的影响．有效地提高了缺陷成像的清晰度．同时缩短了检测时间 。
本检测系统的硬件结构主要包括CCD相机，屏蔽可见光的暗箱及光学反射镜．连接太阳能电池板的恒流源．处理图像进而识别太阳能电池板缺陷的计算机。根据用户需要我们选用了两种CCD相机 一种是采用SONY285芯片144万像素的相机．像素尺寸为6．45~M'6．45 M，光学尺寸为2／3”，此款为经济型 另一种是采用SONY413芯片带制冷的610万像素的相机，像素尺寸为7．8 M 7．8 M，光学尺寸大约是144万像素相机的两倍 与之对应镜头的选取则与检测设备的规模、暗箱中光路的距离和待检测电池板的尺寸有关。当检测电池组件的尺寸太大时．可以考虑使用鱼眼镜头．后期图像经过相应图像处理来进行桶形畸变的校正可见光的波长范围为380～645nm．硅太阳能电池在通电时发出的近红外线的波
地坑长为1150nm．此波长的光不在视力可视范围内 因此我们设计了用于检测的暗箱，并使暗箱能够通过可控制的启闭窗口来装载检测电池板。在实际应用中．暗箱尺寸是有限的．为了适应较大的检测尺寸 我们需要延长光路 光学中，反射定律与光的频率无关．因此使用光学反射镜来延长红外光路 可达到扩大检测尺寸的目的 值得注意的是，红外光与可见光的折射角、反射角不同．在检测不同尺寸的电池板之前，需要通过计算对相机镜头的焦距做相应的调整太阳能电池电致发光采用电池板接人恒定电 流的驱动方式，接入电流的大小可根据待检测电池板的规格作相对应调整。恒流源是输出电流保持恒定的电源，本检测系统采用的恒流源具有高可靠、可频繁操作的软起停、脉冲式限流限压电源。满足太阳能电池生产线高产能的需要．同时也缩短了检测时间。其电压的范围为0～60V．电流的范围为0～10A。
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