兩到三年前PERC技術(shù)的推廣還受限于LID(Light Induced Degradation),抗LID衰減技術(shù)的突破使LID得到比較有效的控制[1]。然而,另外一種衰減現(xiàn)象LeTID(Light and elevated Temperature Induced Degradation)被行業(yè)一些廠家如Hanwha Q-cells、阿特斯等,和研究機構(gòu)UNSW、Fraunhofer、ISC Konstanz等頻頻發(fā)出論文報道[2,3,4]。LeTID對PERC組件發(fā)電量影響很大,但光伏行業(yè)似乎對此“選擇性忽視”,甚至和LID混為一談。
LeTID到底是什么?LeTID與LID是一回事嗎?
我們先來介紹LID和LeTID的一些背景知識。
通常所說的LID,也就是光致衰減,其衰減速度很快,在幾天內(nèi)就可以達(dá)到飽和。對于LID衰減的研究非常充分,其產(chǎn)生機制也得到一致認(rèn)可,主要是硅材料內(nèi)的硼氧缺陷對[5,6]。因為晶體生長方法的差異,單晶硅材料內(nèi)間隙氧含量遠(yuǎn)高于多晶,從而LID衰減也遠(yuǎn)高于多晶。PERC使用了背鈍化技術(shù),有效少子壽命增加,電池效率大幅度提高,但是硼氧缺陷對造成的光衰也相應(yīng)大幅度增加。PERC技術(shù)的大規(guī)模導(dǎo)入得益于抗LID衰減技術(shù)和設(shè)備的廣泛應(yīng)用。
LeTID則比較復(fù)雜,沒有約定俗成的叫法,有時稱為“光熱衰減”。LeTID衰減最先在多晶上發(fā)現(xiàn)[2],之后Hanwha Q-cells發(fā)表的論文確認(rèn)在單晶、多晶PERC中都存在[4]。今年9月Fraunhofer 在EU PVSEC發(fā)表的研究結(jié)果顯示,市場上獲取的商業(yè)組件,單多晶PERC組件都普遍存在LeTID,而單晶PERC的LeTID衰減遠(yuǎn)大于多晶PERC。近期ISC Konstanz研究所發(fā)表在PV-Tech上的技術(shù)文章對LeTID衰減做了比較全面的總結(jié)[7]。我們在文章最后會列出一些有關(guān)LeTID的代表性文獻(xiàn),供技術(shù)同行們細(xì)品。
關(guān)于LeTID的一些特性我們羅列一下:
如果LID體現(xiàn)的是正常溫度下的、且在短時間(幾天,一兩個月)就能達(dá)到飽和的衰減,那么LeTID則是高溫下(75℃或更高)、且較長時間(數(shù)月到數(shù)年)內(nèi)才能達(dá)到飽和的衰減;
導(dǎo)致LeTID衰減的機制包括氫致衰減、鈍化衰減、金屬雜質(zhì)等,而PERC電池的構(gòu)造都與這些機制有關(guān)[8-12]。如果大家覺得LeTID既繞口又難懂,我們覺得叫它高溫LID(Light Induced Degradation at elevated temperature)更直觀;
LeTID是確確實實存在的,其衰減幅度可以超過10%,遠(yuǎn)高于LID。Fraunhofer以及NREL研究人員非常系統(tǒng)地研究測試了組件工作時在不同環(huán)境下的溫度,也確實說明組件在沙漠和濕熱地區(qū)溫度要超過75℃[13,14]。我們行業(yè)需要接受LeTID的存在,理解LeTID機理,進(jìn)而找出LeTID的解決方案,這就像6、7年前大家理解和解決PID問題一樣;
LeTID組件端測試方法在各個權(quán)威測試機構(gòu)是普遍認(rèn)可的。在IEC 61215組件型式認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的修改草案中,采用電流注入方法來測試組件LeTID衰減。而電池端也在幾個月前開始了IEC標(biāo)準(zhǔn)“晶體硅電池LeTID衰減測試方法”的立項。
那么LeTID和LID是一回事嗎?答案是,LeTID(高溫LID)和LID是不同測試溫度下所體現(xiàn)出來的不同衰減行為,參與高溫LID衰減的影響因素更多,影響程度也更大。
因為歷史原因,目前行業(yè)普遍采用的LID測試溫度是比較低的(低于50℃),因此并不能充分暴露PERC電池和組件產(chǎn)品的高溫衰減風(fēng)險。這也是很多廠家宣稱LID衰減控制良好,但高溫LID衰減卻很大的原因。有些廠家過于輕視高溫LID衰減風(fēng)險,簡單地采用改變摻雜的硅片來降低LID衰減,殊不知一葉障目,產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險巨大。
阿特斯研發(fā)團隊對高溫LID衰減機理和防控措施進(jìn)行了長期深入研究,也自主研發(fā)了抗高溫LID衰減技術(shù),應(yīng)用在阿特斯的單多晶PERC產(chǎn)品上。同時還采用了較以上提到的IEC標(biāo)準(zhǔn)草案更為嚴(yán)苛的高溫LID衰減測試(電池測試溫度105℃)作為內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)。
阿特斯作為光伏行業(yè)高效多晶技術(shù)的領(lǐng)跑者,我們有信心給客戶提供高功率(≥370W)、高質(zhì)量(低衰減、低熱斑、高發(fā)電量)、高收益(低LCOE)、多種類型(單面、雙面)的多晶產(chǎn)品,早日實現(xiàn)光伏平價上網(wǎng)。
總結(jié)和建議:
1. LeTID(高溫LID)和常規(guī)LID機理不同,不能混為一談;
2. LeTID對組件發(fā)電量的確有很大影響,必須重視;
3. Fraunhofer在對市場上現(xiàn)有的光伏組件產(chǎn)品盲測中發(fā)現(xiàn),單晶PERC組件比多晶LeTID(高溫LID)更嚴(yán)重;
4. 光伏行業(yè)應(yīng)加速出臺新的測試標(biāo)準(zhǔn),電池片和組件光衰測試不能只考慮常規(guī)LID,必須加嚴(yán)測試條件保證LeTID,即高溫LID的測量。
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