一种预防多晶硅太阳电池组件潜在电势诱导衰减的方法
【专利摘要】本发明公开了一种预防多晶硅太阳电池组件潜在电势诱导衰减的方法，将高分子绝缘材料加热为液体熔融状态，利用海绵吸附高分子绝缘流体材料；用吸附有高分子绝缘流体材料的海绵在分选后的电池边缘均匀涂抹一层的绝缘流体材料；将涂覆好的电池放置在载片盒里静置，利用紫外光照射，使电池表面的绝缘材料固化；待电池表面的绝缘材料固化后，将电池进行组件进行封装。通过在多晶硅电池片四周制备绝缘层的方式，有效降低电荷在电池片表面富集时正负电极导通的几率，减少组件的PID衰减现象，提高组件质量，延长组件使用寿命。
【专利说明】-种预防多晶硅太阳电池组件潜在电势诱导衰减的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏领域，具体地，涉及一种预防多晶硅太阳电池组件潜在电势诱导 衰减的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着多晶硅太阳电池组件与电站的不断应用与发展，太阳电池组件在应 用过程中所出现的问题也逐渐呈现出来。人们在对多晶硅太阳电池组件进行测试认证时 发现了组件的功率有衰减的现象，并将这种衰减命名为潜在电势诱导衰减（PID)。PID由 Sunpower公司在2005首次提出，其原理是组件在长期高压作用下，玻璃与封装材料之间存 在漏电流，大量电荷聚集在电池表面，使电池表面的钝化效果减弱，导致FF，Jsc，Voc降低， 使组件性能低于设计标准。造成PID现象的原因较多较复杂，其中一种原因是电荷流动和 聚集是因为组件在长期使用后，水分子进入组件中，从而形为电荷从正电极到负电极导通 的介质，进而出现了电势诱导衰减现象。此种衰减造成了组件及系统使用寿命缩短，组件质 量下降等不良后果，严重的影响了目前多晶硅太阳电池组件的品质，阻碍了光伏行业的进 一步发展。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种通过多晶硅太阳电池生产过程中在电池 边缘涂覆绝缘材料，进而预防多晶硅太阳电池组件潜在电势诱导衰减方法。
[0004] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种预防多晶硅太阳电池组件潜在电 势诱导衰减的方法，包括以下步骤： (1) 将高分子绝缘材料加热为液体熔融状态，利用密度为20至30Kg/m--的海绵吸附该 液体熔融状态的高分子绝缘材料； (2) 用吸附有高分子绝缘流体材料的海绵在分选后的电池边缘均匀涂抹一层厚度为 0. 22至0. 28mm的绝缘流体材料； (3) 将涂覆好的电池放置在载片盒里静置，利用波长为0. 20至0. 30微米的紫外光照射 70秒至150秒后，使电池表面的绝缘材料固化； (4) 待电池表面的绝缘材料固化后，将电池进行组件进行封装。
[0005] PID效应是一种在组件上面加上高强度负电压而使组件性能降低的现象。PID测 试，将组件连接到1000伏特的电压上，在一定的温度和湿度条件下，连续通电一定的时间， 最后监测组件的前后功率的衰减和EL。在过去的几十年里，由于系统偏压而引起组件功率 大幅衰减，有的衰减甚至超过50%，而从组件外观上却看不到任何缺陷。当太阳能发电系 统的一端接地时，距离接地端最远的组件对地将产生较高的电势，美洲接近600V，欧洲接近 1000V。长期泄漏电将使电池片载流子及耗尽层状态发生变化、电路中的接触电阻受到腐 蚀、封装材料受到电化学腐蚀，从而导致大量电荷聚集在电池片表面，导致电池片的钝化， 致使开路电压、短路电流和填充因子降低，EL拍摄图像显示黑斑等不良现象。一般而言，电 池片功率衰减、串联电阻增大、透光率降低、脱层等等影响组件长期发电量及寿命的现象也 有相当部分是因此产生的。影响因素较多，分为内外因两种因素。外因主要体现在环境气候 方面；内在因素主要表现在制备组件所采用的电池片、封装材料、背板和玻璃质量好坏等。 这样的诱导衰减机理有多种解释，常见的几种解释如下，太阳能组件或组件系统在高偏压 条件下工作时：半导体活性区受影响，导致分层现象：活性层内离子的迁移，导致电荷聚集 或者带电离子穿过半导体材料表面电荷，影响半导体材料表面的活性区。严重时离子的聚 集（如钠离子在玻璃表面的聚集)，会导致分层现象；半导体结的性能衰减和分流现象：离 子迁移会发生在活性层内，使半导体结的性能衰减并造成分流；电离腐蚀和大量金属离子 的迁移现象：通常由于封装过程中出现的湿气会造成电解腐蚀和金属导电离子的迁移。在 现有多晶硅太阳电池组件中没有意识到电势诱导衰减的害处，或者即便是知道了电势诱导 的害处，也采取不了相应的措施来预防或者降低电势诱导衰减对电池性能的损害，使得电 池的性能降低，造成电池的使用寿命达不到设计要求，为了预防多晶硅太阳电池组件潜在 的电势诱导衰减，本方案通过多晶硅太阳电池生产过程中在电池边缘涂覆绝缘材料，利用 绝缘材料来对电池组件与外界高强度负电压进行隔离，进而预防多晶硅太阳电池组件潜在 电势诱导衰减，保持多晶硅太阳电池组件的性能稳定，达到设计的使用寿命，而且高分子绝 缘材料必须是加热在流体状态，才能在多晶硅太阳电池组件边缘进行涂抹，使得其涂覆得 更紧，对于绝缘预防电势衰减效果更加明显。
[0006] 高分子绝缘材料优选为PET。PET是指聚对苯二甲酸乙二醇酯，为乳白色或浅黄 色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能， 长期使用温度可达120°C，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性 较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。本方案采用熔融状态下的聚对苯 二甲酸乙二醇酯涂覆在多晶硅太阳电池组件边缘，使得其涂覆得更紧，对于绝缘预防电势 衰减效果更加明显。
[0007] 高分子绝缘材料优选为PMMA。PMM是指聚甲基丙烯酸甲酯，PMM溶于有机溶剂， 如苯酚，苯甲醚等，通过旋涂可以形成良好的薄膜，具有良好的介电性能，具有较好的抗冲 击特性。本方案采用熔融状态下的聚甲基丙烯酸甲酯涂覆在多晶硅太阳电池组件边缘，使 得其涂覆得更紧，对于绝缘预防电势衰减效果更加明显。
[0008] 高分子绝缘材料优选为PDMS。PDMS是指聚二甲基硅氧烷，液态时的二甲基硅氧 烷为黏稠液体，称作硅油，固态的二甲基硅氧烷为一种硅胶，无毒、疏水性和防水性，惰性物 质，且为非易燃性、透明弹性体。PDMS具有良好的绝缘性，耐高电压，PDMS易于在空气的界 面上浓缩，使得材料有疏水的自保护涂层，提高防污防垢性，并且更常用来生产疏水表面， 得到吸水性低的材料，作为保护涂层。本方案采用熔融状态下的聚二甲基硅氧烷涂覆在多 晶硅太阳电池组件边缘，使得其涂覆得更紧，对于绝缘预防电势衰减效果更加明显。
[0009] 本发明通过多晶硅太阳电池生产过程中在电池边缘涂覆绝缘材料，进而预防多晶 硅太阳电池组件潜在电势诱导衰减。
[0010] 综上，本发明的有益效果是：通过在多晶硅电池片四周制备绝缘层的方式，有效降 低电荷在电池片表面富集时正负电极导通的几率，减少组件的PID衰减现象，提高组件质 量，延长组件使用寿命。
【具体实施方式】 toon] 下面结合实施例，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于 此。
[0012] 实施例1 : 在对感光鼓表面充电时，随着电荷在感光鼓表面的积累，电位也不断升高，最后达到" 饱和"电位，就是最高电位。表面电位会随着时间的推移而下降，一般工作时的电位都低于 这个电位，这个电位随时间自然降低的过程，称之为〃暗衰〃过程。感光鼓经扫描曝光时， 暗区(指未受光照射部分的光导体表面）电位仍处在暗衰过程；亮区(指受光照射部分的光 导体表面）光导层内载流子密度迅速增加，电导率急速上升，形成光导电压，电荷迅速消失， 光导体表面电位也迅速下降。这个过程称之为〃光衰〃，最后趋缓。
[0013] 在本实施例中，筛选三组初始功率一致的多晶硅太阳能电池组件，并依次编号为 36、37、38,在同一环境下经过100小时静止后，得到的具体数值如下表所示：
【权利要求】
1. 一种预防多晶硅太阳电池组件潜在电势诱导衰减的方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 将高分子绝缘材料加热为液体熔融状态，利用密度为20至30Kg/m--的海绵吸附该 液体熔融状态的高分子绝缘材料； (2) 用吸附有高分子绝缘流体材料的海绵在分选后的电池边缘均匀涂抹一层厚度为 0. 22至0. 28mm的绝缘流体材料； (3) 将涂覆好的电池放置在载片盒里静置，利用波长为0. 20至0. 30微米的紫外光照射 70秒至150秒后，使电池表面的绝缘材料固化； (4) 待电池表面的绝缘材料固化后，将电池进行组件进行封装。
2. 根据权利要求1所述的一种预防多晶硅太阳电池组件潜在电势诱导衰减的方法，其 特征在于，所述高分子绝缘材料为PET。
3. 根据权利要求1所述的一种预防多晶硅太阳电池组件潜在电势诱导衰减的方法，其 特征在于，所述高分子绝缘材料为PMMA。
4. 根据权利要求1所述的一种预防多晶硅太阳电池组件潜在电势诱导衰减的方法，其 特征在于，所述高分子绝缘材料为PDMS。
【文档编号】H01L31/18GK104319313SQ201410537594
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】林洪峰, 姜丽丽, 吴昕, 龙巍, 蔡蔚 申请人:天威新能源控股有限公司