电致发光缺陷测试仪(EL)标准编制及校准装置填补国际空白

  XZKL1234 ·  2018-12-24 09:45  ·  76656 次点击
一、服务对象
近年来,随着光伏行业的迅猛发展,企业质量控制环节中测试手段不断增强,电致发光缺陷测试仪(EL)被广泛运用于光伏企业产线。EL缺陷检测利用晶硅材料通过反向电流能发出红外光的原理,测量晶体硅太阳电池及光伏组件潜在的人眼难以发现的缺陷,能有效减少晶硅电池片损失,及时调整生产工艺,使废片率降到最低,是在线控制晶体硅太阳电池及组件成品质量的必备设备。
由于该设备用于判断光伏产品是否有缺陷以及缺陷的数量,检测结果基本是靠人眼来判断,不是直接输出测量数据的定量测量设备,全球范围内一直以来没有校准或检测标准,只能靠经验或简单的比对实验来粗略评估设备性能。这一情况至少造成了两个方面的影响:一是,EL缺陷测试仪设备到货验收基本按设备说明书和合同指标进行,但有验收指标却没有检测方法和检测设备,合同验收条款形同虚设。二是,电池片和组件供货商的测量结果与验收方在EL测量结果不一致时,无法量化设备性能差异对测量结果差异的贡献,从而影响贸易纠纷的解决。
二、服务措施
为了提高整个光伏产业各光伏组件生产企业相关检测设备的规范性,积极落实《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》和工信部《光伏制造行业规范条件》,国家光伏产业计量测试中心(以下简称“中心”)针对产业的EL检测仪测试和完善EL标准这两个迫切需求,申报了《太阳电池组件电致发光缺陷检测仪通用技术条件》国家标准和科研项目立项。
中心首先积极与行业内应用及设备生产企业沟通,充分了解需求后,组织技术人员编写标准框架,申请国标立项,并于2014年12月获得《太阳电池组件发光缺陷检测仪通用技术条件》国标立项(标准号20141856-T-339),于2014年10月获得SEMI国际半导体行业委员会的标准立项,立项号SNARF5768《晶体硅太阳电池组件电致发光缺陷检测系统测试要求》。在标准编制和测试装置研制推进过程中,中心多次派出技术人员参加国内外EL设备制造厂商的客户交流会,向参会的50多家国内外主要光伏企业介绍EL缺陷检测仪性能评估及标准编制最新进展,在现场与参会代表深入交流探讨,深入了解EL设备现场使用过程中存在的问题。
另一方面,结合国标及国际行业标准的申报,中心同时申请了福建省质量技术监督局EL校准装置研制科研项目立项,并于2016年12月顺利结题,项目成果填补了国内外的技术空白。通过标准立项和装置研制两方面同时推进,建成校准测试能力,服务光伏产业(见图1)。
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图1应用新研发的校准装置对各种EL检测仪进行校准和性能确认
通过对70多家光伏企业EL测试仪的实验总结,中心积累了3000多组数据,并参考国际上成像技术的相关标准,成功研发出EL缺陷测试仪测试模板。该模板具有高稳定性、可以溯源、方便在线校准、通用性高等优点,能覆盖目前所有EL设备的测试需求,解决了EL测试仪成像部分无法测试的难题。
EL缺陷测试仪测试模板申请了发明专利及实用新型专利(见图2),其中实用新型专利已经获批。
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图2项目组申请发明专利的EL检测仪校准用掩膜板
每年在上海举办的SNEC(国际太阳能产业及光伏工程(上海)展览会)是全球最大的专业光伏展,是全行业的焦点,中心已连续四年积极参展。2016年,中心技术人员在展会上进行EL检测仪相关标准制修订的宣传工作,并获得了第十届“SNEC展会”荣耀奖。
三、服务成果
通过国标的制修订以及校准装置的研究,中心与光伏企业建立了良好的互动,融入了产业的发展进程,扩大了产业影响力,企业对中心具备的计量检测能力也有了更加全面和深入的认识。
国家光伏产业计量测试中心的EL测试仪计量校准服务能力现已建成,服务范围覆盖全国各省光伏设备和产品生产企业。通过EL设备的计量测试服务,保障了光伏企业的太阳电池、组件的出厂质量,推动光伏产业质量提升。中心为我国EL设备生产商、光伏企业提供出厂测试、设备验收和周检服务,已经为常州天合、阿特斯阳光、韩华新能源、正泰太阳能、陕西有色等40多家国内外知名光伏企业提供了测试及咨询服务,解决了全球范围内EL缺陷测试仪无法测试、溯源的难题,一定程度上减少了贸易纠纷。
四、成果推广
EL国家标准已经递交报批稿,SEMI国际光伏行业标准已经进入全球第三轮投票。两项标准发布后,将填补该领域国际范围内的技术空白,对争取我国EL设备以及光伏产品质量的国际话语权具有重要意义。EL项目为计量人开展产业计量工作提供了一个典型案例和思路,对加快产业中心建设,为我国计量技术机构服务产业、服务社会提供了发展经验和可靠的行动路线图。

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