爱旭科技首创双面PERC电池PID FREE解决方案

PID(Potential Induced Degradation)即电位诱发衰减。一些光伏电站实际经历表明，光伏发电系统的系统电压存在对晶体硅电池组件有持续的“电位诱发衰减”效用，产生原因主要为玻璃上Na+离子在高电压的影响下迁移至电池表面，从而造成组件功率快速下降。近年来 PID 已经成为影响电站质量的重要因素之一，严重时候它可以引起一块组件功率衰减50%以上，从而影响整个电站的功率输出，使电站投资商损失惨重。

近两年双面发电组件由于可以大幅提升电站投资商收益，所以得到了大规模发展及应用。双面组件的PID问题得到了业界的广泛重视。

PERC双面电池背面的钝化膜AlOx/Si界面具有较高的负电荷密度(10-12/cm2)，形成了良好的场钝化效果。在高温高湿环境下，玻璃中会析出Na+。在正电压作用下，电池片呈高电势，边框呈低电势， Na+会流出电池片，不会在电池片表面富集。在负电压下，电池片呈低电势，边框呈高电势，Na+会穿过封装材料到达电池片表面。背面阳离子的富集，形成额外的复合中心[1]，如图1所示;AlOx钝化膜中电荷进行重新分布，导致场钝化效果的降低。正面和背面的EQE[2](图2)表征结果表明：电池片的背钝化效果恶化，组件功率明显衰减;越靠近组件边框，电池受到的电势越大，Na+迁移率越高，因此边框周围的电池片发生PID衰减的概率更大，如图3所示。

图1 PID测试后高漏电区域的EBIC图片

Source: Naumann, D. Lausch, A. Hähnel, J. Bauer, O. Breitenstein,A. Graff, M. Werner, S. Swatek,

S. Gro-ßer and J. Bagdahn,Solar Energy Materials and Solar Cells, 2014, 120, 383-389

图2 PID测试前后组件正面(A)背面(B)曲线

Source: Luo W, Hacke P, Terwilliger K, et al. Elucidating potential‐induced degradation in bifacial

PERC silicon photovoltaic modules. Prog Photovolt Res Appl. 2018;1–9

图3双面PERC组件PID失效图片(靠近边框部分失效明显)

爱旭作为业内领先的专业电池厂是如何做到双面PID FREE的呢?主要有以下四点：

一、爱旭坚持使用业内前三名的材料厂商，只使用最优质的A级硅片。

硅片更低氧含量或更高电阻率表示硅片中杂质含量极少，使用此种硅片可以减少表面原子复合，同时由于硅片杂质更少，所以在电池片生产环节形成的氧化硅致密度则会高于劣质硅片。

二、爱旭先进的PERC电池制造工艺

爱旭科技PERC双面电池通过热氧化工艺，在硅片正面生成致密的SiOx薄膜层，结合高折射率的氮化硅减反膜，可以有效地阻隔金属离子，提高正面抗PID性能;针对更为棘手的背面PID问题，爱旭采用特有的SiOxNy/高折射率SiNx叠层结构设计，在AlOx薄膜上形成致密的保护层，有效阻断了Na+到AlOx钝化层的传输通道，避免了Na+的富集;同时该叠层结构起到了很好的化学钝化效果，保证了爱旭科技的单/双面PERC电池的效率会更高。

三、坚持以客户为中心，品质第一的理念

提高膜层折射率以提升抗PID性能已成为业内一贯的解决方案，但是折射率过高会影响电池片的转换效率及外观，如何在生产中既保证可靠性又兼顾效率与外观是检验电池工艺水平及生产能力的最佳体现。爱旭在提升折射率的同时仍能保证电池片效率及电池膜色的一致性是爱旭一流电池生产能力的体现，也是爱旭以客户为中心的体现。

四、关键环节——双面电池双面测试分档

由之前文章及各论坛，业界已经充分了解到爱旭是全球第一家可以做到双面电池双面测试分档(正面0.1%，背面0.5%分档)的电池片生产商。双面双测分档不但可以降低组件因电池片功率不一致带来的功率损失及电站失配风险，而且可以带来更高的可靠性。图四为不同背面效率电池封组件后正面及背面PID的衰减测试，通过实验结果可以看出，在七块实验组件中，背面含有低效片容易导致PID失效，而背面效率越高则因正面/背面效率更为一致则抗PID性能越好。双面双测分档后将低效电池片分选掉后，单块组件内电池片正面及背面效率均保持一致，从而提升了组件的抗PID性能。

图4 正面/背面不同效率电池片PID FREE性能差异

综合以上，爱旭的双面电池PID FREE解决方案为选用优质硅片、使用最优设备及工艺、叠加先进的双面双测分档技术，可以大幅提升PID FREE性能，达到温度85℃，湿度85%，电压-1500V测试192小时情况下，衰减率≤3%的目标。本文针对爱旭PERC双面技术做了简单介绍，如有兴趣欢迎进一步交流。爱旭乐于将以上技术贡献于行业，为业内可以使用更高效率，更高可靠性，更高发电量的双面电池组件奉献爱旭的绵薄之力。

引用文献：

[1] Naumann, D. Lausch, A. Hähnel, J. Bauer, O. Breitenstein,A. Graff, M. Werner, S. Swatek, S. Gro-ßer and J. Bagdahn,Solar Energy Materials and Solar Cells, 2014, 120, 383-389

[2] Luo W, Hacke P, Terwilliger K, et al. Elucidating potential‐induced degradation in bifacial PERC silicon photovoltaic modules. Prog Photovolt Res Appl. 2018;1–9