一种晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试装置及测试方法与流程

1.本发明属于晶体硅太阳电池技术领域，具体涉及一种晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试装置及测试方法。


背景技术：

2.目前，晶体硅太阳能电池组件通常采用背板/乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)/拼接完成的电池片/eva/玻璃的结构进行封装。eva在电池组件中起到电气绝缘和保护的作用，即保护其不受机械损伤和防止外部环境的腐蚀，但eva自身的稳定性并不理想，其暴露在大气(含有水)和阳光下(紫外线)会分解产生醋酸，导致封装在组件中的电池和焊带的表面发生腐蚀。近年来的环境老化实验表明，在长时间高温、高湿环境实验过程中，醋酸是导致的组件功率严重损失的主要原因。因此，在光伏组件未来的发展中需考虑研究新的封装材料、eva配方或其他抑制eva老化产生醋酸的措施，保护电池不受醋酸的危害，从而延长组件的使用寿命。
3.为了保证组件在外部环境下的功率不受损失，在生产过程中对电池片进行抗腐蚀、尤其是抗醋酸腐蚀的能力验证。现行的测试方法通常是将电池片封装成组件，在高温高湿(85℃，85％湿度)的环境中测试评估光伏组件潜在的腐蚀风险，标准测试时间为1000h；为了更好地评估光伏组件的抗腐蚀性能，有时还会将测试时间延长至2000～3000h。上述测试方式不仅具有较高的组装成本以及老化实验箱的维护成本，而且测试周期长，难以满足实际产业化中的测试需求。
4.为了缩短测试周期、快速得到光伏产品的抗腐蚀性，研究人员开发了多种腐蚀性测试方法，例如cn109520917a公开了一种电池片浆料的抗腐蚀性测试方法，包括如下步骤：将电池片样品放置于酸溶液中浸泡后，将每片电池片样品按照背面银电极图案切割成预设形状，预设形状至少包括银电极区域和铝背场区域，测试上述区域的银铝电阻，并将测试得到的银铝电阻进行对比，评估得到电池片样品的抗腐蚀性能。该方法将抗腐蚀性能的测试时间缩短至十数个小时，但其需要对电池片进行特定方式的切割，增加了方法的复杂性，而且测试结果受到切割方式的影响，不利于生产过程中的快速实施和测试。
5.因此，开发一种周期短、方法简单、准确性高的测试方法，以实现晶体硅太阳电池的抗腐蚀性和金属化可靠性测试，并为浆料开发端提供可靠的数据支持，是本领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试装置及测试方法，所述测试装置易于搭建，测试方法简单高效，能够快速获得晶体硅太阳电池的抗腐蚀性能和金属化可靠性的准确结果。
7.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
8.第一方面，本发明提供一种晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试装置，所述测试
装置包括环境箱以及设置于所述环境箱内部的熏蒸箱；所述熏蒸箱内设有支撑件，所述支撑件上设有用于放置待测晶体硅太阳电池的花篮。
9.本发明提供的晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试装置包括环境箱和熏蒸箱；将待测的晶体硅太阳电池置于熏蒸箱中，通过环境箱对熏蒸箱进行温度控制，从而使熏蒸箱中形成循环性更好的熏蒸条件，熏蒸箱内的熏蒸气氛和环境更加均匀可控，从而提升了测试方法的可控性，并提高测试结果的稳定性和可靠性。
10.优选地，所述环境箱上设有加热装置，用于实现环境箱温度的提高，进而对熏蒸箱内的温度和熏蒸环境进行控制。
11.优选地，所述熏蒸箱包括箱体和密封盖板；所述密封盖板用于将箱体顶部的开口密封。
12.优选地，所述熏蒸箱为pp(聚丙烯)箱。
13.示例性地，所述熏蒸箱的尺寸为294mm
×
210mm
×
215mm；所述环境箱的尺寸为800mm
×
600mm
×
514mm。
14.优选地，所述熏蒸箱的各外壁与其靠近的环境箱的内壁间的距离各自独立地为50～270mm，例如可以为60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、130mm、150mm、170mm、190mm、200mm、220mm、240mm或250mm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
15.作为本发明的优选技术方案，所述熏蒸箱的各个(6个)外壁与其靠近的环境箱的内壁间的距离控制在50～270mm的范围内，使所述环境箱对熏蒸箱进行均匀地温度控制，提高熏蒸箱内部的气体均匀性，使待测晶体硅太阳电池的熏蒸和腐蚀程度更加均匀，从而改善测试结果的准确性和可靠性。
16.优选地，所述熏蒸箱的相互平行的两个外壁与其各自靠近的环境箱的内壁之间的距离相等；由此，使熏蒸箱处于环境箱的中间位置，使所述环境箱对熏蒸箱进行均匀地温度控制，提高熏蒸箱内部的气体均匀性。
17.优选地，所述熏蒸箱包括用于放置腐蚀液的储液区和熏蒸区，所述花篮位于熏蒸区中。
18.优选地，所述花篮不与储液区中的腐蚀液接触；从而避免腐蚀液与待测晶体硅太阳电池的接触，避免接触腐蚀对测试结果产生不良影响。
19.优选地，所述支撑件包括至少2个设置于熏蒸箱底部的支撑体；各个所述支撑体的高度相等。
20.优选地，所述支撑体的高度大于储液区的液面高度；从而确保支撑件上的花篮不与储液区中的腐蚀液接触。
21.优选地，所述花篮包括相对设置的第一篮体和第二篮体；所述第一篮体与第二篮体的相对应的位置设有间隔均匀的卡槽；所述第一篮体与第二篮体之间通过连接件连接。
22.本发明中，所述第一篮体和第二篮体上间隔设置有多个卡槽，用于将待测晶体硅太阳电池卡在花篮中；同一篮体上相邻卡槽的间距与晶体硅太阳电池的尺寸(厚度)相匹配。
23.优选地，所述花篮中可以放置多片(至少2片，优选至少5片，进一步优选至少8片，更进一步优选至少10片)待测晶体硅太阳电池。
24.优选地，所述连接件为距离可调的连接件。
25.作为本发明的优选技术方案，所述花篮的第一篮体与第二篮体之间通过距离可调的连接件进行连接，从而使花篮的宽度可调，可以用于适配和放置不同尺寸(宽度/直径)的待测晶体硅太阳电池。
26.第二方面，本发明提供一种晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试方法，所述测试方法通过如第一方面所述的测试装置进行；
27.所述测试方法包括如下步骤：
28.测试待测晶体硅太阳电池的电性能；
29.在熏蒸箱中放入腐蚀液，将待测晶体硅太阳电池置于花篮中，将熏蒸箱密封后置于环境箱中，封闭环境箱；加热所述环境箱使腐蚀液形成蒸汽，待测晶体硅太阳电池在蒸汽环境中熏蒸；
30.将熏蒸后的待测晶体硅太阳电池进行电性能测试，并与熏蒸前的测试数据进行对比，得到晶体硅太阳电池的金属化可靠性结果。
31.本发明提供的测试方法中，待测晶体硅太阳电池置于熏蒸箱中，然后将密封的熏蒸箱放置于环境箱中进行实验，通过环境箱的加热使腐蚀液在熏蒸箱中形成均匀且循环性好的蒸汽环境，从而使待测晶体硅太阳电池的腐蚀程度更加均匀，抗腐蚀性和金属化可靠性的测试结果更加准确，多次测试的重复性好，测试可靠性高。
32.优选地，所述腐蚀液包括醋酸溶液。
33.优选地，所述醋酸溶液的浓度为5～10％，例如可以为5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％或9.5％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
34.优选地，所述腐蚀液不与花篮和待测晶体硅太阳电池接触。
35.优选地，所述环境箱的温度为50～90℃，例如可以为52℃、55℃、58℃、60℃、62℃、65℃、68℃、70℃、72℃、75℃、78℃、80℃、82℃、85℃或88℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选为60～90℃。
36.优选地，所述熏蒸的时间为2～8h，例如可以为2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6.5h、7h或7.5h，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
37.优选地，所述电性能测试包括iv测试和/或el(电致发光)测试。
38.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
39.本发明提供的测试装置包括环境箱和熏蒸箱，测试装置易于搭建；基于所述测试装置的晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试方法操作简单，实验周期短、测试效率高；同时，通过环境箱的加热使腐蚀液在熏蒸箱中形成更均匀、循环性更好的蒸汽环境，提高了测试方法的可控性，使待测晶体硅太阳电池在熏蒸箱中的腐蚀程度更均匀，晶体硅太阳电池的抗腐蚀性和金属化可靠性的测试准确度更高，多次测试的重复性好，测试可靠性高，而且可以匹配不同尺寸的晶体硅太阳电池，适用性好，为浆料开发和光伏组件产业化提供更加可靠的数据支持。
附图说明
40.图1为实施例1所述晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试装置的结构示意图；
41.图2为实施例1所述测试装置中花篮的结构示意图；
42.图3为对比例1所述晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试装置的结构示意图；
43.其中，10-环境箱，20-熏蒸箱，21-储液区，22-熏蒸区，30-支撑件，40-花篮，41-第一篮体，42-第二篮体，43-卡槽，44-连接件，50-待测晶体硅太阳电池。
具体实施方式
44.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
45.本发明以下实施例和对比例中，iv测试采用iv测试仪、按照iec 60904标准中的方法进行，包括短路电流isc(a)，电压voc(v)、填充因子ff(％)、效率eff(％)、并联电阻rsh(ohm)和串联电阻rs(ohm)。
46.实施例1
47.一种晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试装置，结构示意图如图1所示，包括环境箱10以及设置于环境箱10内部的熏蒸箱20；环境箱10的尺寸为800mm
×
600mm
×
514mm；所述熏蒸箱20位于环境箱10的中间位置。
48.所述熏蒸箱20为pp箱，尺寸为294mm
×
210mm
×
215mm，内部设有支撑件30；所述支撑件30上设有用于放置待测晶体硅太阳电池50的花篮40。
49.所述花篮40的结构示意图如图2所示，包括相对设置的第一篮体41和第二篮体42；所述第一篮体41和第二篮体42的相对应的位置上设有间隔均匀的多个卡槽43；所述第一篮体41与第二篮体42之间通过连接件44进行连接，所述连接件44的距离(长度)可调，从而使第一篮体41与第二篮体42之间的宽度可调，可以适配和放置不同尺寸(直径/宽度)的待测晶体硅太阳电池50。
50.所述熏蒸箱20内部包括放置腐蚀液的储液区21和熏蒸区22；所述花篮40位于熏蒸区22中；储液区21中腐蚀液的液面高度小于支撑件30的高度，从而使花篮40以及花篮中放置的待测晶体硅太阳电池50不与储液区21中的腐蚀液发生接触。
51.实施例2
52.一种晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试方法，通过实施例1所述测试装置进行，具体步骤如下：
53.(1)测试待测晶体硅太阳电池的电性能(iv测试)；
54.(2)在熏蒸箱中放入浓度为5％的醋酸溶液，将待测晶体硅太阳电池放置于花篮的卡槽之间，保证花篮的底部不与醋酸溶液接触，将熏蒸箱的密封盖板盖上，使熏蒸箱密封，然后将其置于环境箱中，封闭环境箱；设置环境箱温度为90℃，使熏蒸箱中的醋酸溶液形成蒸汽，待测晶体硅太阳电池在蒸汽环境中熏蒸8h；
55.(3)将熏蒸后的待测晶体硅太阳电池进行iv测试，并与熏蒸前的测试数据进行对比，得到晶体硅太阳电池的金属化可靠性结果；具体地，取同一批待测晶体硅太阳电池重复3次测试实验，每次10片，得到的iv测试结果如表1所示，其中，变化率(％)＝(熏蒸后的测试数据-熏蒸前的测试数据)/熏蒸前的测试数据；从表1可以发现，重复3次实验后效率的衰减
稳定在18％左右，实验重复性好，多次测试结果具有较好的准确性和可靠性。
56.表1
[0057][0058]
实施例3
[0059]
一种晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试方法，通过实施例1所述测试装置进行，具体步骤如下：
[0060]
(1)测试待测晶体硅太阳电池的电性能(iv测试)；
[0061]
(2)在熏蒸箱中放入浓度为8％的醋酸溶液，将待测晶体硅太阳电池放置于花篮的卡槽之间，保证花篮的底部不与醋酸溶液接触，将熏蒸箱的密封盖板盖上，使熏蒸箱密封，然后将其置于环境箱中，封闭环境箱；设置环境箱温度为80℃，使熏蒸箱中的醋酸溶液形成蒸汽，待测晶体硅太阳电池在蒸汽环境中熏蒸6h；
[0062]
(3)将熏蒸后的待测晶体硅太阳电池进行iv数据测试，并与熏蒸前的iv测试数据进行对比，得到晶体硅太阳电池的金属化可靠性结果；具体地，取同一批待测晶体硅太阳电池重复3次测试实验，每次10片，得到的iv测试结果如表2所示，其中，变化率(％)＝(熏蒸后的测试数据-熏蒸前的测试数据)/熏蒸前的测试数据；从表2可以发现，重复3次实验后效率的衰减稳定在18％左右，实验重复性好，多次测试结果具有较好的准确性和可靠性。
[0063]
表2
[0064][0065]
实施例4
[0066]
一种晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试方法，通过实施例1所述测试装置进行，具体步骤如下：
[0067]
(1)测试待测晶体硅太阳电池的电性能(iv测试)；
[0068]
(2)在熏蒸箱中放入浓度为10％的醋酸溶液，将待测晶体硅太阳电池放置于花篮的卡槽之间，保证花篮的底部不与醋酸溶液接触，将熏蒸箱的密封盖板盖上，使熏蒸箱密封，然后将其置于环境箱中，封闭环境箱；设置环境箱温度为60℃，使熏蒸箱中的醋酸溶液形成蒸汽，待测晶体硅太阳电池在蒸汽环境中熏蒸3h；
[0069]
(3)将熏蒸后的待测晶体硅太阳电池进行iv电性能测试，并与熏蒸前的iv测试数据进行对比，得到晶体硅太阳电池的金属化可靠性结果；具体地，取同一批待测晶体硅太阳电池重复3次测试实验，每次10片，得到的iv测试结果如表3所示，其中，变化率(％)＝(熏蒸后的测试数据-熏蒸前的测试数据)/熏蒸前的测试数据；从表3可以发现，重复3次实验后效率的衰减稳定在21％左右，多次测试结果具有较好的准确性和可靠性。
[0070]
表3
[0071][0072]
对比例1
[0073]
一种晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试装置，结构示意图如图3所示，包括熏蒸箱20，其内部设有支撑件30；所述支撑件30上设有用于放置待测晶体硅太阳电池50的花篮40。
[0074]
所述熏蒸箱20内部包括放置腐蚀液的储液区21和熏蒸区22；所述花篮40位于熏蒸区22中；储液区21中腐蚀液的液面高度小于支撑件30的高度，从而使花篮40以及花篮中放置的待测晶体硅太阳电池50不与储液区21中的腐蚀液发生接触。
[0075]
对比例2
[0076]
一种晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试方法，通过对比例1所述测试装置进行，具体步骤如下：
[0077]
(1)测试待测晶体硅太阳电池的电性能(iv测试)；
[0078]
(2)在熏蒸箱中放入浓度为5％的醋酸溶液，将待测晶体硅太阳电池放置于花篮的卡槽之间，保证花篮的底部不与醋酸溶液接触，将熏蒸箱的密封盖板盖上，使熏蒸箱密封；将熏蒸箱加热至90℃，使熏蒸箱中的醋酸溶液形成蒸汽，待测晶体硅太阳电池在蒸汽环境中熏蒸8h；
[0079]
(3)将熏蒸后的待测晶体硅太阳电池进行iv电性能测试，并与熏蒸前的iv测试数据进行对比，得到晶体硅太阳电池的金属化可靠性结果；具体地，取同一批待测晶体硅太阳电池重复3次测试实验，每次10片，得到的iv测试结果如表3所示，其中，变化率(％)＝(熏蒸后的测试数据-熏蒸前的测试数据)/熏蒸前的测试数据；从表4的测试数据可知，3次实验效率衰减值存在明显波动，多次测试结果的稳定性和可靠性低于本发明提供的测试方法。
[0080]
表4
[0081][0082][0083]
结合实施例1与对比例1的测试装置、实施例2～4和对比例2的测试结果可知，本发明提供的晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试方法中，通过环境箱对熏蒸箱进行温度控制，使熏蒸箱中形成循环性更好的熏蒸条件，熏蒸箱内的熏蒸气氛和环境更加均匀可控，从而提升了测试的可控性，并提高测试结果的稳定性和可靠性。
[0084]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种晶体硅太阳电池金属化可靠性的测试装置及测试方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。