产线用晶体硅光伏标准电池制作指南-编制说明

1、工作简况1.1任务来源根据中国光伏行业协会2021年6月23日《关于印发2021年第一批光伏协会标准制修订计划的通知》的相关要求，《产线用晶体硅光伏标准电池制作指南》（2021003-CPIA）由英利能源（中国）有限公司牵头负责，由中国光伏行业协会标准化技术委员会负责技术归口和管理，项目制定周期为12个月。1.2协作单位及任务分工英利能源（中国）有限公司负责标准的起草、修改等，其他协会单位配合完成标准修改等工作。1.3编制过程2020年6月-12月，英利能源（中国）有限公司选取不同硅锭或晶棒位置的P型多晶、P型单晶、N型单晶硅片，测试氧含量、电阻率和电池光致衰减率性能，进行数据验证，相关数据见第3章。2021年6月23日，《产线用晶体硅光伏标准电池制作指南》协会标准制定计划正式下达。2021年6月-7月，英利能源（中国）有限公司经调研，结合测试数据，完成标准草案。2021年7月20日-7月26日，英利能源（中国）有限公司将草案发送至相关参与单位，包括天合、阿特斯、隆基、中国计量院、中建材、润阳、通威太阳能等单位征集意见，并根据反馈意见修改完善草案。2021年7月29日，由中国光伏行业协会标准化技术委员会秘书处及电池组组长组织在福建省泉州市召开电池工作组第一次工作会议，会上对该标准进行了启动，会上编制组对标准草案和编制说明进行介绍，与会单位包括阿特斯、天合、福建计量院、浙江爱旭、泰州中来、无锡质检等单位参加对相关内容进行讨论。2021年9月，根据起草会专家意见，英利能源（中国）有限公司将标准草案进行了修改并完成征求意见稿。2标准编制原则和主要内容的确定2.1编制原则本标准以产线用晶体硅光伏标准电池制作流程为基础，以科学性、合理性和可行性为原则，在充分调研和认真验证的基础上完成本标准。本标准格式依据GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规则编写。2.2主要内容本标准规定了产线用晶体硅光伏标准电池的术语和定义、产线用标准电池制作筛选、光衰处理、校准、管理及报告。本标准适用于采用晶体硅标准光伏电池进行测试电性能量值溯源的实验室或生产线。3主要试验或验证的分析3.1测试方案选取不同硅锭或晶棒位置的P型多晶、P型单晶、N型单晶硅片，测试氧含量、电阻率和电池光致衰减率性能，得到使工作标准电池寿命周期内更稳定所需硅片位置及氧含量电阻率的选取范围。根据铸锭不同位置，分别选取各段硅片进行氧含量电阻率测试，根据不同硅片氧含量，做成电池，分阶段进行光衰预处理，并测试出其光衰预处理后衰减结果。3.2测试数据3.2.1不同氧含量P型多晶硅片制成电池光致衰减情况如图1所示：图1不同氧含量的P型多晶电池效率与光照时长关系通过以上数据看出：氧含量为2.5ppm和2.8ppm的硅片制成电池，光致衰减值偏小，在24KWH后基本稳定。高氧含量的样品在光照初期衰减速率未见明显降低。3.2.2不同氧含量P型单晶硅片制成电池光致衰减情况每个氧含量段P型单晶硅片制成电池取样，表征不同氧含量电池衰减（修正校准偏差后）如图2和图3所示：图2P型单晶电池效率与光照时长关系图3不同氧含量的P型单晶电池效率与光照时长关系通过以上数据看出：不同氧含量电池，衰减率与氧含量呈正相关，在初期12kWh/m2呈快速衰减，在24kWh/m2左右基本稳定。3.2.3N型单晶棒不同区段硅片制成电池光致衰减情况图3晶棒不同位置的N型单晶电池光照稳定性通过以上数据看出：单晶N型晶棒各区段硅片制成电池后在33Kwh光照期间效率基本无衰减。3.3数据分析3.3.1对于多晶P型电池，在氧含量小于5ppma、电阻率0.9Ω.cm～1.5Ω.cm情况下，光致衰减范围在1%～2.5%，光致衰减率与氧含量呈正相关，在累积辐照量24kwh时衰减率降低但仍在继续，氧含量低的样品衰减速率减小。3.3.2对于单晶N型电池，在氧含量9ppma～16ppma、电阻率1Ω.cm～5Ω.cm情况下，不同累积辐照量下均未见出现明显光致衰减，其中电池样品最大累积辐照量为33kWh/m2。单晶N型组件在累积辐照量55kWh/m2时，组件同样未发现明显光致衰减。3.3.3对于单晶P型电池，在氧含量6ppma～12ppma、电阻率1Ω.cm～2Ω.cm情况下，光致衰减范围在1%～2.5%，随着氧含量的增加光致衰减比率增大，在辐照量6kWh/m2时出现明显衰减，辐照量为24kWh/m2时，衰减基本稳定。单晶P型组件在累积辐照量为24kWh/m2时，光衰比率在1.6%～2%之间。3.4实验结论3.4.1综合产线平均效率产出比和衰减比率，对于多晶P型电池，建议选择B2块及以内的核心硅块、氧含量5ppma以下的硅片进行标准电池制作。对于单晶N型电池，建议选择较高效率段硅片（考虑中心效率产出比），如C段进行标准电池制作。对于单晶P型电池，建议选择氧含量小于10ppma的中间段硅片进行标准电池制作。3.4.2通过对常见的电池种类（P型多晶、P型单晶、N型单晶）进行LID测试，以确定制作工作标准电池时光衰预处理的累计辐照量的确定，同时兼顾实际操作性。建议P型电池光衰的太阳累计辐照量不少于24kWh/m2，N型单晶可以不进行光衰处理。3.4.3以多晶为例，通过实验验证，核心硅块的选择（剔除边缘、顶底红区硅片），可以有效提高工作标准电池的稳定性（储存及使用）。4与国际标准、国外同类标准水平的对比情况目前国际上还没有相关标准。5与国内有关现行法律、法规和强制性标准的关系该标准符合国家有关法律、法规的要求，与现行国家强制性标准协调一致。6重大分歧意见的处理经过和依据无7专利情况说明本标准未涉及专利，建议作为推荐性团体标准实施。8标准实施贯彻的建