ICS27.160 F12 团体标准 T/CPIA0020—2020 晶体硅光伏电池电致发光测试方法 Testmethodofelectroluminescence(EL)imagingforcrystallinesilicon photovoltaiccells 2020-03-10发布 2020-03-20实施 中国光伏行业协会发布 全国团体标准信息平台 T/CPIA0020-2020 I前  言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则编写。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国光伏行业协会标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：隆基乐叶光伏科技有限公司、中国电子技术标准化研究院、泰州隆基乐叶光伏科技有 限公司、浙江隆基乐叶光伏科技有限公司、莱茵技术（上海）有限公司、天合光能股份有限公司、浙江 晶科能源有限公司、常州亿晶光电科技有限公司、英利能源(中国)有限公司、国家太阳能光伏产品质量 监督检验中心、上海晶澳太阳能科技有限公司。 本标准主要起草人:李华、张松、孟夏杰、裴会川、王赶强、任改改、田辉武、ChristosMonokroussos、 闫萍、张昕宇、李宁、张飞、汤欢、李英叶、宋昊、徐德生。 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/CPIA0020-2020 1晶体硅光伏电池电致发光测试方法 1范围 本标准规定了晶体硅光伏电池的电致发光测试方法，包括定量采集电致发光图像、处理图像以获得 相关的量化指标等。本标准提供导则以定性解释电致发光图像中观察到的特征。 本标准适用于实验室未封装和单片封装的晶体硅光伏电池的测试，生产线可参考使用。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T2297太阳光伏能源系统术语 GB/T29195地面用晶体硅太阳电池总规范 GB/T29298-2012数字（码）照相机通用规范 T/CPIA0009-2019电致发光成像测试晶体硅光伏组件缺陷的方法 IECTS60904-13光伏器件-第13部分：光伏组件的电致发光（Electroluminescenceof photovoltaicmodules） 3术语和定义 GB/T2297，GB/T29298-2012，T/CPIA0009-2019界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 正向注入电流forwardinjectioncurrent 通过施加正向偏置电压而产生的注入电流。 注：偏置分为两种类型：正向偏置是指电池在测试时，电源引出线与电池的相同极性电极相连。反向偏置是指电池 在测试时，电源引出线与电池的相反极性电极相连。 3.2 渐晕vignetting 图像边缘强度相比于图像中心强度减小的现象。 全国团体标准信息平台 T/CPIA0020-2020 23.3 灰度值graylevel 指黑白图像中点的颜色深度。范围一般从0～255，白色为255，黑色为0，故黑白图片也称灰度 图像。 3.4 清晰度sharpness 清晰度是指宏观看到的图像的清晰程度，是由系统和设备的客观性能的综合结果造成的人们对最终 图像的主观感觉。 3.5 空间分辨率resolution 空间分辨率是指区分细节的能力。 3.6 视场fieldofview 相机到待测平面的两束入射光线之间的最大夹角，可描述相机所拍摄场景的角度范围。 4样品准备 测试样品的准备应满足以下要求： a）测试样品为单片晶体硅电池片； b）测试晶体硅电池外观应符合GB/T29195-2012中4.1.5的规定； c）测试电池样品表面需保持清洁，无明显的裂痕或异物等。 5测试设备 5.1总则 测试设备由成像系统、暗室、电源、图像处理系统等组成，如图1所示。接线方式参见3.1的注，应 结合电池类型（例如MWT，IBC等特殊电极结构进行有效连接）及后续电池应用过程中的实际受光面进行 测试。 全国团体标准信息平台 T/CPIA0020-2020 3 图1测试设备 5.2成像系统 5.2.1相机 相机的探测器应对波长范围为900nm～1200nm的光敏感，对应于晶体硅电池电致发光的波长范围。 相机位置相对于电池平面的视角，宜与待测电池表面正交。相机相对于电池平面法线的最大视角应 小于50°。拍摄EL图像时应从电池受光面进行。如果是双面电池，也可从电池的反面拍摄。 5.2.2镜头 应根据设备几何尺寸选择合适的镜头，宜使用高分辨相机搭配广角镜头以获得更大的视场。 镜头上不应有对900nm～1200nm红外辐射波段强吸收的涂层或滤光片。镜头上需要设置可滤除待测 波长以外的光线的滤光片。 注：焦距较长的镜头引起的图片畸变较少，拍摄的图像更精确，无需后处理修正。部分光圈较大的镜头会产生渐晕， 部分广角镜头会产生图像畸变，需要后处理修正。 5.3暗室 可通过利用设备箱体结构设计、帘子、挡板等制造暗室环境，消除测试设备拍摄环境的杂散光对拍 摄结果的影响。 5.4电源 使用直流电源，并能够提供大于待测电池的短路电流(Isc)的电流强度。当给待测电池通有Isc的正向 电流时，待测电池两端电压应约等于其开路电压（Voc）。 宜使用四线法单独提供电流并测量待测电池的电压。 全国团体标准信息平台 T/CPIA0020-2020 45.5图像处理系统 图像处理系统通过图像处理软件给图像赋值，黑色表示最弱的EL信号，白色表示最强的EL信号。赋 值遵守线性规则。使用假彩色标尺，给每个信号水平分配颜色。电池有效区域的图像数据不应超过相机 探测器上限值，避免探测器饱和。 图像处理软件应具有如下功能，包括：赋值值域调整、图像裁剪、显示图像任一点的EL强度、去除 杂散光及噪声、图像后处理修正。图像后处理修正包括去除坏像素点、畸变修正、渐晕修正、帧间差分、 平行修正等。修正方法参考IECTS60904-13。 5.6图像分辨能力 图像的分辨能力反映了EL设备成像的等级水平。其中清晰度根据像素距离和灰度值分布进行现场设 备等级的计算，要求清晰度S≤0.5mm以达到EL图像采集的基本要求。图像清晰度的计算方法和分类可参 照IECTS60904-13，清晰度的定量计算参考附录A。空间分辨率可以使用具有相同宽度并且黑白相间 的线对（lp）条纹图案进行对标，要求对于测试实验室用的隐裂检测仪，空间分辨率应至少为A级，具 体量化方式可参照标准T/CPIA0009-2019中5.2.1.1。 6测试步骤 6.1EL测试设备校准 EL测试设备的校准应满足以下要求： a）确认EL检测设备供电正常，成像系统正常； b）确认EL检测设备的探针排符合待测电池的电极结构； c）确认EL检测设备暗室的门能够正常关闭，确保测试过程没有影响成像的杂散光； d）样品表面清洁，确认无明显的干扰测试结果判断的赃物、异物或裂痕等； e）结合图像清晰度或空间分辨率的量化方式对图像分辨率进行量化确认。 6.2参数设置 6.2.1相机设置 6.2.1.1图像强度调整 相机的聚焦以及焦点设置应能清晰的反映被拍摄对象的特征。 图像强度与电流强度相关：电流强度越大，图像强度越高。若电流强度固定，可以通过增加曝光时 间或减小光圈值来调整图像强度。若固定电流强度和光圈值，可以通过调整曝光时间来优化图像强度。 图像强度调整后应满足图像信噪比和清晰度要求。 全国团体标准信息平台 T/CPIA0020-2020 56.2.1.2视场优化 在优化后的视场中，电池周围不产生EL部分的面积比例应小于20%。 6.2.1.3曝光时间 可通过增加曝光时间以增加图像强度和信噪比。但曝光时间不可无限大，以避免像素点饱和。 在定性解释图像时，图像信噪比要求为：SNR50>5。 6.2.1.4图像分辨率 图像分辨率以图像清晰度或空间分辨率为核心参数，量化EL测试设备的信号分辨能力。对于最终的 输出图像，其量化分辨能力应达到图像清晰度S<0.5mm或测试晶硅电池的EL测试仪空间分辨率至少为A 级的要求。 6.2.2环境设置 实验室测试环境要求： a)环境温度：20℃～30℃； b)环境相对湿度：≤75%RH； c)测试环境保持清洁、无振动；样品和相机镜头不应有灰尘，测试平台干净、整洁、光滑无划痕。 6.3连接电路 将电源的正负引线连接到电池测试平台上，电源的正引线与样品的正电极匹配。探针的布置应匹配 电池的主栅线图形设计，以便获得均匀分布的电池输出。对于多主栅线电池，宜给每个主栅线匹配一个 电流探针排，每个探针排上设置多个电流探针，以确保电流均匀分配。对于无主栅、IBC、MWT等类型的 太阳电池，宜使用合适的导电系统，保证探针和电池电极的有效接触，达到电流均匀分布的要求。 6.4正向注入电流和成像 应在以下正向注入电流下获取图像: a）高电流测试：正向注入电流宜采用（0.6−1.2）×。 b）低电流测试根据客户要求设置测试电流，低电流测试注入电流宜采用0.1×。 应根据6.2.1的要求，优化每个正向注入电流下的曝光时间以获得满足清晰度或空间分辨率要 求的图像。 注：局部缺陷的存在会影响该区域的EL强度。因此EL可以反应电池的局部缺陷信息，定性解释晶体硅光伏电池电致 发光图像的示例参考附录B。在高正向注入电流下，分流或者非发光复合区域会被定位，例如断线的高串联电 阻区域；低正向注入电流下，串联电阻差异会引起对比度降低，分流会引起整体EL强度的降低。 全国团体标准信息平台 T/CPIA0020-2020 66.5图像处理 采