电致发光检测：重新审视光伏组件隐藏的一面
作者｜Enertis
翻译｜Selina Shi
出品｜PV-Tech本文系原创文章，转载请联系授权近年来，随着技术经济和社会特征的动态进步及优化，太阳能光伏获得了大规模应用。太阳能光伏市场的现状较以往任何时候都要健康。
当今的光伏电站建立在上万块大尺寸晶硅组件之上，这些组件由最先进的太阳能电池组成。电池通过创新的连接方式连在一起，双面组件已成为一种主流技术。这些组件由吉瓦水平的公司在线生产，以创纪录的速度运往世界各地的项目现场。
在组件制造方面，为了大量生产全新组件以满足不断增长的市场需求，需要不断的创新和升级生产线。有时，这些创新和升级甚至没有经过适当的验证。从历史上来看，虽然这些创新和升级带来了新的解决方案，但与此同时，在太阳能电池组装成组件后，也会造成对不易发现的质量缺陷的误判。多年来，公用事业光伏电站的建设成本、安装和并网周期已大幅缩短。
总的来说，这表明，与以往相比，通过具有成本效益的快速技术来提高检测水平是更加合理的。因此，考虑到光伏组件可能会在光伏项目的不同阶段不断受到损害，经常使用的电致发光（EL）检测技术毫无疑问的成为最广泛使用的工具之一。EL检测技术能够以大规模的、经济实惠的方式检测光伏组件。实际上，今天每一个参与光伏项目开发的人都知道，EL检测是一种非侵入性的、用于检测太阳能光伏组件电学缺陷的实践方法。
正在进行的电致发光检测
简单来说，为了取得合适的信噪比，获得高质量的EL检测结果，EL检测通常是在黑暗条件下进行，对光伏组件执行EL测量意味着通过直流电源注入正向偏置电流。光伏器件的有源部件自发发出一定波长的发光辐射，然后通过检测器收集。经过处理后，形成对比图像或图谱，展示具有不同发光活性的区域。最后，这些区域被解读为缺陷，而这些缺陷是人眼无法发现的。
在实践中，EL分析以一种定性、快速和直接的方式揭示了被检测样品的健康区域或缺陷区域，呈现出不同的串联和分流电阻。调节注入电流的水平是使用不同电阻方案的原因，不同的电阻方案有助于了解被测电池或组件中发生了什么。因此，一般而言，通过低EL图像的对比度特征，可以推断其结构或架构中存在着的隐藏缺陷。
早在Fuyuki等人发表的文章中，EL检测与红外热检测就已同为可靠的、低成本的大规模质量筛选技术，不断被光伏组件供应商、实验室乃至EPC厂商所采用。多年来，EL检测的专利和推广使运行检测模式有了很大的改进，如移动实验室、无人机以及先进的图像处理。在标准日照条件下实现EL成像这种原来看似乌托邦的想法已经成为现实。
目前，EL信号采集探测器的应用范围相当广泛，简而言之：硅-CCD系统，低成本高效益的CMOS反射相机或基于InGaAs的应用，它们虽然昂贵，但对某些情况特别有效。归根结底，选择其中之一是在分辨率、灵敏度、光谱范围和最终价格之间的权衡，这取决于EL检测环境和最终目标。
做为一种新技术的演进，虽然EL检测在终端市场得到了迅速的、成功的应用，但其经济性、无损性和直观性反过来又导致了一些过度使用和误读，有时会严重影响光伏项目的经济性。EL图像无疑是有价值的，但有时，从EL图像中获得的定性信息在一定程度上是有限的。
由于业界对什么是EL缺陷缺乏共识，因而对EL图像的解释总是存在偏差或一定的主观性。另外，在损坏的太阳能电池背后，所揭示的问题往往是鲜为人知的物理和化学机理，还有随之而来的短期和长期影响，这使EL分析的结果更加复杂。为此，国际电工委员会针对太阳能系统和设备的TC 82专业工作组最近发布了IEC TS 60904-13:2018规范，旨在为EL图像的采集、处理和解读推荐一系列方法，使其最终成为适用于光伏行业标准的初步指南。
无论如何，即使主流市场最终采用了这些标准指南，对EL的解读也将始终存在空间，最终，EL检测会成为一种通用的、无冲突、无偏见的缺陷检测和分类方法。使用EL检测关联图像和光伏组件性能尤为重要，迄今为止，人们已经进行了很多有趣的尝试。在某些情况下，基于EL结果推断经济或法律后果会令EL检测与其他知名的组件表征方法（例如I-V曲线测量或红外热成像）互为补充，从而全面了解缺陷背后的机理，然后得出更准确、更公平的结论，特别是在涉及罚款或保修索赔的情况下。
尽管如此，得益于第三方专业检验和测试实体（如Enertis）的调查，在光伏项目的下述生命周期中，EL仍将是检查光伏组件质量状况的重要手段：i)组件供应协议或EPC合同中定义的缺陷标准；ii)在组件生产过程中，EL图像的物理收集和评估；iii)出货前；iv)交付时；v)甚至在固定结构和跟踪器安装之后。
因此，如果要令可靠的太阳能光伏发电成为全球清洁能源的主要来源，EL检测具有重要的意义和支持作用。因此，在太阳能光伏项目的开发过程中，迟早都要讨论制定组件的EL缺陷标准、检测的抽样规则以及出现不合格项时的责任问题。
EL技术进入太阳能行业已有15年。目前，垂直整合型的吉瓦水平制造商推出了创新的高功率光伏电池/组件，并在极短的时间内完成生产和安装，我们在此回顾了在哪些情况下，由独立专家顾问设计和进行的EL分析会成为EPC公司和光伏业主的重要决策工具。
为此，我们回顾并评论了Enertis在不同的项目开发和市场环境中进行的EL检测实例，即：
- 制造和装运前测试。
- 交货检验。
- 安装后检查。
● 报告PPT || 中国光伏行业发展之2020年回顾与2021年展望