據(jù)統(tǒng)計PERC電池產(chǎn)能在2018年底將達到65GW左右，標志著PERC技術(shù)已經(jīng)成為光伏行業(yè)的主流。預計2019年底PERC產(chǎn)能將達到近100GW，也就是p型電池技術(shù)將基本進入全面PERC的時代。
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)間隙氧含量遠高于多晶，從而LID衰減也遠高于多晶。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，供技術(shù)同行們細品。
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)才能達到飽和的衰減；
導致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（推薦使用勤卓品牌高低溫濕熱試驗箱）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)是普遍認可的。在IEC 61215組件型式認證標準的修改草案中，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標準“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標準草案更為嚴苛的高溫LID衰減測試(電池測試溫度105℃)作為內(nèi)部標準。
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）更嚴重;
4. 光伏行業(yè)應(yīng)加速出臺新的測試標準，電池片和組件光衰測試不能只考慮常規(guī)LID，必須加嚴測試條件保證LeTID，即高溫LID的測量。
參考文獻：
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[13] M. Koehl, et al.,“Modeling of the nominal operating cell temperature based on outdoor weathering”, Solar Energy Materials & Solar Cells 95, 1638–1646, 2011
[14] D. Miller, et al., “Creep in Photovoltaic Modules: Examining the Stability of Polymeric Materials and Components”, NREL/CP-5200-47718, Presented at the 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, 2010 |
