您現(xiàn)在的位置：首頁(yè) > 檢測(cè)項(xiàng)目 > 其他檢測(cè)

電致發(fā)光試驗(yàn)檢測(cè)

1對(duì)1客服專屬服務(wù)，免費(fèi)制定檢測(cè)方案，15分鐘極速響應(yīng)

可選形式：電子報(bào)告紙質(zhì)報(bào)告

可選語(yǔ)言：中文報(bào)告英文報(bào)告

發(fā)布時(shí)間：2025-07-23 15:16:44 更新時(shí)間：2025-07-22 15:16:45

點(diǎn)擊：0

作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

電致發(fā)光試驗(yàn)檢測(cè)

電致發(fā)光（Electroluminescence, EL）試驗(yàn)檢測(cè)是一種非破壞性、高分辨率的成像技術(shù)，主要用于評(píng)估半導(dǎo)體器件，特別是光伏太陽(yáng)能電池和組件的內(nèi)部缺陷、工藝質(zhì)量及性能一致性。其核心原理在于：當(dāng)給半導(dǎo)體器件（如太陽(yáng)能電池）施加正向偏壓時(shí)，注入的少數(shù)載流子（電子和空穴）會(huì)在PN結(jié)區(qū)域或缺陷位置附近復(fù)合，同時(shí)以光子的形式釋放能量，即產(chǎn)生電致發(fā)光現(xiàn)象。不同區(qū)域的發(fā)光強(qiáng)度直接反映了該區(qū)域的少數(shù)載流子復(fù)合效率、材料質(zhì)量以及是否存在缺陷。因此，通過(guò)高靈敏度相機(jī)捕獲這種微弱的發(fā)光圖像，就能直觀、清晰地呈現(xiàn)出電池片或組件內(nèi)部的隱裂、碎片、斷柵、虛焊、黑芯、黑邊、工藝污染、材料不均勻性（如位錯(cuò)、雜質(zhì)）、燒結(jié)不良、PID效應(yīng)等各類缺陷。該技術(shù)因其操作簡(jiǎn)便、結(jié)果直觀、信息豐富，已成為光伏制造、研發(fā)和質(zhì)量控制環(huán)節(jié)不可或缺的關(guān)鍵檢測(cè)手段，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)線過(guò)程監(jiān)控、來(lái)料檢驗(yàn)、成品出廠測(cè)試以及電站安裝后驗(yàn)收和運(yùn)維診斷。

檢測(cè)項(xiàng)目

電致發(fā)光檢測(cè)主要針對(duì)以下關(guān)鍵項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估：

1. 隱裂與碎片： 識(shí)別電池片內(nèi)部或邊緣的細(xì)微裂紋以及碎片，這些是導(dǎo)致組件功率衰減和早期失效的主要原因。
2. 斷柵、虛焊與燒結(jié)不良： 檢測(cè)金屬柵線（主柵、細(xì)柵）的斷裂、與硅基體接觸不良（虛焊）或燒結(jié)工藝不當(dāng)導(dǎo)致的導(dǎo)電性差等問(wèn)題，直接影響電流收集效率。
3. 材料缺陷與污染： 發(fā)現(xiàn)硅片中的位錯(cuò)、晶界、雜質(zhì)聚集區(qū)（如黑芯、黑斑、黑邊），以及工藝過(guò)程中引入的污染等，這些缺陷會(huì)成為復(fù)合中心，降低載流子壽命。
4. PID效應(yīng)： 判斷組件是否存在電位誘導(dǎo)衰減（PID）現(xiàn)象，PID嚴(yán)重的區(qū)域在EL圖像中通常表現(xiàn)為大面積暗區(qū)。
5. 工藝均勻性與一致性： 評(píng)估擴(kuò)散、鍍膜、絲網(wǎng)印刷等工藝的均勻性，以及同一組件內(nèi)不同電池片之間的性能差異。

檢測(cè)儀器

電致發(fā)光檢測(cè)系統(tǒng)的核心儀器包括：

1. 電致發(fā)光成像暗箱： 提供一個(gè)完全避光的測(cè)試環(huán)境，避免環(huán)境光干擾對(duì)微弱EL信號(hào)的探測(cè)。
2. 可編程直流電源： 用于向被測(cè)光伏組件或電池片施加精確控制的正向偏置電流或電壓，激發(fā)電致發(fā)光。
3. 高靈敏度制冷CCD或sCMOS相機(jī)： 這是系統(tǒng)的“眼睛”。通常需要深制冷（如-60℃或更低）以極大降低暗電流噪聲，配備高量子效率的傳感器，能夠捕獲極其微弱的近紅外光（硅電池EL光波長(zhǎng)約1100-1200nm）。
4. 近紅外（NIR）鏡頭： 專門針對(duì)硅材料EL發(fā)光的近紅外波段優(yōu)化的鏡頭，確保成像清晰度和光通量。
5. 圖像采集與控制軟件： 控制電源輸出、相機(jī)參數(shù)（如曝光時(shí)間、增益）、圖像采集、存儲(chǔ)、處理和缺陷分析。高級(jí)軟件能進(jìn)行自動(dòng)缺陷識(shí)別（ADI）和分級(jí)。
6. (可選) 鎖相放大器： 在需要極高信噪比或進(jìn)行鎖相EL檢測(cè)時(shí)使用，用于調(diào)制激發(fā)電流并同步檢測(cè)相機(jī)信號(hào)。

檢測(cè)方法

電致發(fā)光檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)操作流程通常如下：

1. 樣品準(zhǔn)備： 將被測(cè)光伏組件或電池片（通常需從組件中取出單顆電池）牢固放置在暗箱內(nèi)的測(cè)試平臺(tái)上，確保電極接觸良好。對(duì)于組件，需要連接外部電源線。
2. 避光與連接： 關(guān)閉暗箱門，確保完全黑暗。將直流電源的正負(fù)極分別連接到被測(cè)樣品（電池或組件）的正負(fù)極上。
3. 參數(shù)設(shè)置： 在控制軟件中設(shè)置測(cè)試參數(shù)，主要包括：
- 偏置條件： 施加略高于被測(cè)樣品開(kāi)路電壓(Voc)的正向電壓，或施加接近/等于短路電流(Isc)的正向電流。電壓/電流值的選擇需足以激發(fā)明顯的EL信號(hào)，同時(shí)避免對(duì)樣品造成損傷（如熱擊穿）。施加時(shí)間通常為數(shù)秒至幾十秒。
- 相機(jī)參數(shù)： 設(shè)定合適的曝光時(shí)間和增益。曝光時(shí)間通常較長(zhǎng)（幾秒到幾十秒），以積累足夠的EL光子；增益用于放大信號(hào)，但需權(quán)衡引入的噪聲。
4. 激發(fā)與成像： 啟動(dòng)測(cè)試程序，電源輸出設(shè)定的電流/電壓，同時(shí)相機(jī)開(kāi)始曝光采集EL圖像。對(duì)于組件，有時(shí)采用分段掃描的方式對(duì)大尺寸樣品成像。
5. 圖像獲取與分析： 采集完成后，軟件保存原始EL圖像。操作人員或軟件算法根據(jù)圖像的明暗對(duì)比（發(fā)光強(qiáng)度差異）來(lái)識(shí)別、定位和分類缺陷。明亮區(qū)域表示復(fù)合效率高、質(zhì)量好；黑暗區(qū)域（或線條）則對(duì)應(yīng)缺陷或復(fù)合中心。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

電致發(fā)光檢測(cè)在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用已形成一系列國(guó)際和國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為檢測(cè)流程、儀器要求、圖像解讀及缺陷判定提供了依據(jù)：

1. 國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn) (IEC)：
- IEC TS 60904-13:2018： 《光伏器件第13部分：電致發(fā)光光伏器件缺陷檢測(cè)》這是專門針對(duì)EL檢測(cè)的核心標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)規(guī)定了測(cè)試條件（電流/電壓、曝光時(shí)間等）、設(shè)備要求（暗室、相機(jī)靈敏度、分辨率）、測(cè)試程序、圖像格式以及典型缺陷的識(shí)別指南。
- IEC 61215 / IEC 61730 系列： 地面用晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型、安全要求標(biāo)準(zhǔn)中，EL測(cè)試被廣泛用作識(shí)別嚴(yán)重外觀缺陷（如隱裂）以及評(píng)估機(jī)械載荷試驗(yàn)、熱循環(huán)試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)等老化測(cè)試前后內(nèi)部損傷的重要方法。
2. 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (GB) 和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：
- GB/T 37053-2018： 《光伏電池電極柵線焊接剝離強(qiáng)度的測(cè)試方法》中提及可使用EL輔助判斷焊接質(zhì)量。
- GB/T 33901-2017 / GB/T 34932-2017： 地面用晶體硅光伏組件等標(biāo)準(zhǔn)也引用了EL測(cè)試作為內(nèi)部缺陷檢查手段。
- CNCA/CPVS 0001： 《光伏組件認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》明確要求利用EL成像對(duì)組件進(jìn)行隱裂等內(nèi)部缺陷檢查。
- 各主要光伏制造企業(yè)通常也會(huì)制定更嚴(yán)格、更細(xì)化的內(nèi)部EL檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和缺陷驗(yàn)收規(guī)范（如晶科、隆基、天合、阿特斯、漢能等企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）。
3. 關(guān)鍵考量： 執(zhí)行EL檢測(cè)時(shí)，嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于保證測(cè)試結(jié)果的可重復(fù)性、可比性以及公正性至關(guān)重要。同時(shí)，對(duì)缺陷的判定標(biāo)準(zhǔn)（如允許的隱裂長(zhǎng)度、位置、數(shù)量等）往往需要結(jié)合具體客戶要求、產(chǎn)品類型（單晶/多晶）和應(yīng)用場(chǎng)景（電站等級(jí)）來(lái)確定。

總之，電致發(fā)光試驗(yàn)檢測(cè)通過(guò)其獨(dú)特的成像原理，為深入洞察光伏器件的“內(nèi)在健康”提供了強(qiáng)大的工具，是保障光伏產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的核心技術(shù)之一，并持續(xù)在電站運(yùn)維的故障診斷中發(fā)揮重要作用。