近年來，太陽能光伏應(yīng)用發(fā)展迅速，截止2016年底，全球光伏裝機(jī)量高達(dá)77.42GW，在能源結(jié)構(gòu)中所占的比例逐漸上升。然而，在快速發(fā)展的同時，太陽能電池的可靠性存在著較大的隱患，主要表現(xiàn)為兩種形式，一種是非太陽能電池片部分的老化，如封裝材料、互連材料、玻璃蓋板等材料的老化或損壞；另一種是太陽能電池片部分的老化，如p-n結(jié)內(nèi)的漏電現(xiàn)象、表面與界面處的缺陷增多等。本文利用鋁背場材料水煮特性的差異性，對4種鋁背場多晶太陽能電池片的水煮特性進(jìn)行了研究，詳細(xì)分析了4種不同鋁背場電池片冷熱循環(huán)特性。

試驗設(shè)備：

冷熱循環(huán)試驗箱，冷熱沖擊試驗箱

設(shè)備特點：

1、實時監(jiān)控，對所有動作，信號，硬件狀態(tài)實時監(jiān)控，并呈現(xiàn)在操作界面上；

2、自動設(shè)定預(yù)冷/預(yù)熱溫度，調(diào)整機(jī)器的工作狀態(tài)至適當(dāng)，與同行相比可節(jié)省50%能耗；

3、低噪音設(shè)計，噪音值都控制在65dB 以下；

4、曲線和數(shù)據(jù)保存，所有的試驗數(shù)據(jù)和曲線可通過USB按日期選擇拷貝保存，可記錄保存120天數(shù)據(jù)及曲線。

試驗方法：

多晶硅及單晶硅電池片中，每組各自取8片，再根據(jù)GB/T9535-2005/IEC61215-2005中的冷熱循環(huán)試驗條件進(jìn)行冷熱循環(huán)試驗，在相對濕度小于60%的情況下，電池片放置在冷熱沖擊試驗箱中，在（–40±2）℃和（85±2）℃溫度之間不斷循環(huán)，并保證在兩個極端溫度的保持時間15min，一次循環(huán)約4h。每循環(huán)5次取出樣品進(jìn)行電性能測試。

種多晶硅電池片的冷熱循環(huán)特性

在冷熱循環(huán)試驗過程中，4種多晶硅電池片的效率衰減率的變化趨勢如圖2所示（衰減率是相對于老化前的初始效率）。從圖2可看出，在0~40次冷-熱循環(huán)過程中，電池片的效率衰減率明顯增大，而在40次冷-熱循環(huán)后其衰減趨于穩(wěn)定，AL-2和AL-4電池片的冷-熱循環(huán)老化特性較好，AL-3電池片所表現(xiàn)的老化特性最差。試驗前后AL-2與AL-4的電池效率衰減率分別為–10.73%和–10.50%，而AL-1和AL-3樣品的效率衰減率較大，為–12.36%和–12.98%。由此得出4種電池片的熱循環(huán)老化特性由好到差依次為：AL-4、AL-2、AL-1、AL-3，說明電池的冷-熱循環(huán)衰減特性與電池的鋁背場的配方組分有較大關(guān)系，但與背場的水煮特性無直接關(guān)系。

圖3為4種多晶硅電池片冷-熱循環(huán)70次后的EL圖，從圖3可看出，4種電池片EL圖都出現(xiàn)較多的黑斑，AL-2和AL-4電池片的黑斑相對較少，AL-3電池片的EL圖既有大量黑斑又有少量裂紋，與圖2中所得出的AL-2和AL-4電池片的冷-熱循環(huán)老化特性較好，和AL-3的冷-熱循環(huán)老化特性最差的結(jié)論相一致。電池片冷-熱循環(huán)老化特性的較大差異，一是由于冷-熱循環(huán)條件作用下，多晶硅片存在較多的晶界與位錯缺陷得以惡化，形成少子復(fù)合中心，捕獲大量的電子與空穴，使該區(qū)域沒有激發(fā)出1150nm的紅外光子，導(dǎo)致CCD相機(jī)無法捕捉到紅外光，EL圖呈現(xiàn)較多黑斑缺陷；另外，由于4種鋁漿制備過程中所引進(jìn)的雜質(zhì)元素含量與種類不同，不同濃度的雜質(zhì)元素形成少子復(fù)合中心，會降低基區(qū)的少子壽命，從而使4種電池片EL圖呈現(xiàn)不同程度的黑斑，表現(xiàn)出不同的冷-熱老化特性。