S6全面積太陽能電池光譜響應量測系統

型號 : S6

S6是光焱科技獨家研發的光譜響應量測系統,為全世界第一套模組化的156 ×156 mm均勻光大面積照射之設備,用以量測矽晶電池的光譜響應,解決當前僅能測得電池片局部光譜響應的問題;並依據國際電工法規(IEC)進行光譜不合致度因子(Spectral Mismatch Factor)的修正;此套系統目前已被指標研究中心及光電大廠所採用。
項目 規格
系統特色 a. 全片電池的絕對光譜回應測量(絕對誤差< 0.5 %)
b. 電池片光譜響應線性度測試; 分析不同照度條件下電池片發電特性
c. 大小光斑進行電池損失分析
d. 具備小組件測試功能
e. 超高單色光光強,可達4.5 uW/cm2
f. 配置高強度偏光系統:  ≧0.3 suns (可選配1 sun 組件)
g. 優異電池片溫控速度與穩定性
h. 高測量重複性(≦ 0.1 %) 與重現姓 (≦ 0.3 %)
i. 反射率分佈快速測試方案 (選配)
可測樣品種類 a. 6寸單晶,多晶電池,各種高效電池等
b. 6寸獨立封裝電池
c. 6寸雙面電池
功能 a. EQE、反射率與IQE
b. 電流損失分析
光源系統 a. 300 W Xe燈光源
b. 高效率、高反射率橢圓反射鏡集光系統
c. 光源可提供300~2000 nm連續波長
d. 具備燈源位置三軸微調功能, XYZ行程±5 mm, 調整精度10μm
e. 燈源計時器
單色光系統單色儀 a. Czerny-Turner式單色儀
b. 波長最小步進≦1 nm
c. 單色光半寬: ≦20 nm, 依據IEC 60904-8:2014
d. 掃描間隔0.1 nm-50 nm,預設10 nm
大光斑光學成像系統 a. 測量範圍:300-1200 nm
b. 光斑面積為方形≧180 x 180 mm2
c. 單色光光均勻性:≧±95 % (≦160 x 160 mm2) @530 nm
d. 掃描步長: 0.5 nm ~25 nm,可設定
光斬波器 a. 頻率範圍4~500 Hz
b. 可電腦控制頻率
c. 頻率解析度可達0.01 Hz,穩定度< ±0.05 Hz
d. 頻率改變所需穩定時間<3秒
自動濾波片轉輪系統 a. 光學式濾鏡轉輪
b. 4片濾波片
c. 自動控制、或手動控制,並具備LED顯示器顯示目前位置
偏置光源系統 a. 符合IEC 60904-9規範, 大光斑CBA等級
b. 偏置光光強:大光斑0-0.5 Sun,小光斑0-2 Sun
c. 大光斑照射光斑大小:≥160 x 160 mm2
d. 大光斑符合IEC60904-9光譜C級, 光均>±95 %, 光穩<±2 %
光電訊號處理系統 a. DSP 鎖相技術
b. 前置直流濾波模組
c. 5 Amps 直流濾片能力(可選配10 Amps直流濾波模組)
d. Bandpass頻寬濾波功能,自動濾除干擾信號
e. 雙鎖相功能,分別支援樣品訊號與光強監控訊號
f. 信號自動切換功能
鍍金平板測量樣品台 a. 6寸標準晶矽測量樣品台,銅鍍金平臺
b. 兩段式真空吸附功能,7 L/min吸附能力真空泵(無油)
c. 探針座*4,無影探針,適合三柵,四柵,五柵等電池片
d. 檢附4探針,可獨立測試電流與電壓以達到Kelvin Probe接線
測試軟體 a. 絕對光強校正
b. 光譜回應測量
c. 外部量子效率測量(EQE)
d. 自動、即時短路電流密度Jsc計算
e. 資料分析功能
控制器 a. 工業級電腦,LCD螢幕
b. 正版windows作業系統
安全保護 a. 漏電偵測裝置
b. 50A 自動斷路無熔絲開關
小光斑測量功能 a. 光斑大小:1mm diameter
b. 測量波長範圍300-1200 nm
c. 測量EQE,IQE,反射率,透射率
d. IQE和EQE同點同光斑測量
e. 白光偏置光:0-2 Sun
f. 校準探測器:Si for 300-1100 nm與Ge for 900-1200 nm,並附標定證書,溯源到美國NIST
g. BNC介面
h. 面積10×10 mm2不均勻度為千分之五
i. 電腦控制切換探測器通道
j. 標準反射白板:300-1200 nm,溯源到中國計量院
性能表現
  • 大光斑:
EQE: 300~400 nm <0.6 %; 400-1000 nm <0.4 %; 1000-1200 nm <1 %
  • 小光斑:
EQE: 300~400 nm <0.5 %; 400-1000 nm <0.4 %; 1000-1200 nm <1 %
尺寸 a. 主機尺寸: 1750 mm x 1746 mm x 1038 mm
選配功能:自動掃描測試功能 a. XY軸自動樣品台
b. X、Y雙軸有效移動行程為±100 mm
c. 單向重複定位精度為±0.0 2mm
d. 移動最小解析度為2.5μm
e. 傳動軸為精密滾珠螺杆
f. 精密滑軌作為輔助導軌
g. 水準最大載重為9 Kg
h. 垂直最大載重為2.5 Kg
i. 雙軸附有滑台專用保護鏈
j. 移動方式:自動控制
k. 兩端附有光遮斷安全裝置
l. 一鍵執行自動量子效率光強校正
m. 自動LBIC掃描功能,單波長絕對量子效率測量(需配合標準探測器),2D和3D顯示
n. LBIC測量時間約0.25 S/點
o. 測量不重複性<±2 %(所有測量點3次重複測量平均)
p. 多點量子效率 EQE, IQE光譜量測功能
q. 多點量子效率光譜量測座標軟體設定功能
r. 載台預走功能(具備各點位置修正功能,可儲存新的座標)
選配功能:自動掃描測試功能:垂直入射積分球系統 a. 積分球反射率測量
b. 搭配兩寸積分球,硫化鋇塗料
c. 1.4 cm積分球開口
d. 光路垂直入射

● 光譜系統測試範圍為 300-1200 nm

● 適用全面積量測太陽能電池。

● 與一般小光斑相比,不需掃描樣品,測量時間比傳統小光斑快10倍以上。


▼大小光斑量測

● Current loss analysis:


   


◆ 提供量測空間大,可放 3 x 3 小元件且量測,評估全組件更合適

◆  99.966% 超 高 重 複 性。

線 性 度 測 試


整體太陽能電池模組封裝的光學損失和增益分析 (Analysis of Optical loss and gain in CTM)

運用光焱科技S6全面積太陽能電池光譜響應量測系統(Enli Tech S6 Solar Cell Full-Area Spectral Response Measurement System),進行太陽能電池模組的CTM Loss封裝損失分析,如下圖:

Analysis of Optical loss and gain in CTM

為了能更清楚了解太陽能電池封裝微模組所產生的CTM Loss封裝損失,運用S6 全面積太陽能電池光譜響應量測系統,可進行光學損失分析 (Optical Losses)柵線產生的光學增益分析 (Busbar Coupling Gain)、電池背板產生的光學增益分析 (Backsheet Gain),以及封裝損失總和 (CTM Total Losses),分別測量出太陽能電池封裝前與封裝模組後,所產生的封裝損失和增益的數據。


 光學損失分析 (Optical Losses)

太陽能電池封裝前與封裝後的光學損失分析,可量測出的以下光學損失項目之總和:
①Reflection loss air/glass 空氣/玻璃界面反射損失
②Absorption loss glass 玻璃材料吸收
③Reflection loss glass/ EVA 玻璃/EVA界面反射損失
④Absorption loss EVA 封裝膠EVA材料吸收
運用S6測量可幫助使用者深入了解封裝材料的光電特性與結構缺陷,以進行降低CTM Loss封裝損失的技術調整。

Optical Losses

- 光學損失實驗流程:

Test Processing of Optical Loss


 柵線產生的光學增益分析 (Busbar Coupling Gain)

- 太陽能電池封裝前

下圖為比較光斑照射在柵線上和電池片上(非柵線上)EQE外部量子效率。當光斑照射在柵線上,會產生柵線反射(Busbar reflection)和柵線散射(Busbar Scattering),大幅降低EQE轉換效率。

Busbar Coupling Gain

- 太陽能電池封裝後

下圖為比較光斑照射在柵線上和電池片上(非柵線上)EQE外部量子效率。當光斑透過太陽能電池模組表面玻璃和封裝膠EVA照射到太陽能電池上時,除了產生柵線反射(Busbar reflection)和柵線散射(Busbar Scattering)外,在封裝膠EVA/玻璃界面的反射中,再次產生光學增益效果。

Busbar Coupling Gain

- 柵線產生的光學增益分析實驗流程

Test Processing of Busbar Coupling Gain

電池背板產生的光學增益分析 (Backsheet Gain)

運用兩種大光斑尺寸:160 mm x 160mm162 mm x 162 mm測量電池播板產生的光學增益效果約為2.03 %

Backsheet Gain

-電池背板產生的光學增益分析實驗流程

Test Processing of Backsheet Gain


封裝損失總和(CTM Total Losses )

S6可精準的測量出太陽能電池封裝前與封裝後的封裝損失總和,如下圖:


CTM Total Losses

- 封裝損失總和實驗流程

Test Processing of Total Loss

掌握太陽光電模組高效率關鍵!精準CTM   Loss分析

太陽能電池在封裝成模組後,其實際產生的效率通常會小於理論效率值,稱之為「封裝損失」,CTM Loss (Cell to Module Loss)
在太陽能電池模組產業中,除了不斷發掘太陽能電池新型材料、研發模組新封裝技術、自動化模組設備、模組驗證測試技術等等,亦要擁有精準分析CTM Loss封裝損失的技術,以利持續推進太陽能電池高效率轉換的優勢。 

Enli Tech光焱科技 S6 全面積太陽能電池光譜響應量測系統 ( S6 Solar Cell Full-Area Spectral Response Measurement System),為全世界第一套模組化的156 ×156 mm2均勻光大面積量測設備,可進行太陽能電池模組的CTM Loss封裝損失分析、量測矽晶電池的光譜響應,解決當前僅能測得電池局部光譜響應的問題。

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