【 作者 | 董强 四川省质量监督协会常务副会长/通威太阳能（成都）有限公司电池质量部部长】
本文从专业角度探究了单晶PERC电池EL黑斑问题。EL黑斑是指电池片在EL测试时，显现出来的黑色斑状不良。EL全称为：Electroluminescence，电致发光，其原理是给太阳电池加正向偏压，电子在价带与导带间跃迁导致发光，被相机采集并转换成图像。当电池片存在复合中心时，复合中心处发光强度减弱，表现出发黑。本文分为三大部分：一.EL黑斑产生机理；二.EL黑斑的解决方案；三.EL黑斑的影响。
一.EL黑斑产生机理
1.1EL黑斑的定义：EL黑斑是指电池片在EL测试时，显现出来的黑色斑状不良。EL全称为：Electroluminescence，电致发光，其原理是给太阳电池加正向偏压，电子在价带与导带间跃迁导致发光，被相机采集并转换成图像。当电池片存在复合中心时，复合中心处发光强度减弱，表现出发黑。
从EL测试原理我们可以得到，EL黑斑对应位置存在大量复合中心，PERC制程中能产生复合中心的条件主要分为缺陷或污染两类，导致发光强度弱于正常区域。
1.2EL黑斑的类别
缺陷分为体缺陷和表缺陷。体缺陷存在硅片内部，大多均匀分布，EL条件下一般不会存在局部发黑现象；表缺陷主要与表面悬键钝化（氧化铝层）相关，在PERC制程中，背面抛光程度大，对缺陷更加敏感，更易出现黑斑，该类黑斑一般面积较大，经高温后扩散开，呈圆形带晕状，表现为大黑斑；（例如，TMA与笑气结合的过程中，在沉积到硅片表面前就形成了大的氧化铝颗粒，未能均匀的在硅表面形成氧化铝层）
污染类型主要来自制程中灰尘和药液残留，经高温作用后在EL条件下形成局部发黑，该类黑斑一般面积较小，表现为实心小黑斑。
1.3关键工序识别
减抛刻蚀工序：去除非扩散面及四周的磷硅玻璃，硅片存在药液残留风险，裸露在环境中，容易受到粉尘污染；退火工序：抗PID，消除表面的晶格缺陷，硅片直接裸露在环境中，容易受到粉尘污染，高温工艺加剧污染程度；背钝化工序：通过在电池片背面生长AlOx+SiNx复合膜对电池的背表面进行钝化，极大地改善电池片的长波响应，有效降低背表面复合，提高开路电压，增加背表面反射；硅片直接裸露在环境，容易受到粉尘污染，钝化膜不均匀导致黑斑产生；正镀膜工序：在硅片表面均匀的镀上一层高效的减反射膜，减少光的反射损失，增强了吸收光的强度，提高电池效率，同时有钝化作，正膜成膜前硅片直接裸露在环境，容易受到粉尘污染。
1.4大黑斑-表缺陷&大颗粒异物污染
通过显微镜观察，正背面外观均未发现异常。QE分析说明大黑斑区域缺陷为电池片背面，元素分析：无杂质元素，不存在污染；结合PERC电池特点，可以推断大黑斑与氧化铝钝化层本身相关性较强，属于表缺陷引起的EL黑斑。
显微镜下明显可以看到异物附着，元素分析：含C、Na元素，存在污染；此时异物对应区域形成了复合中心，属于污染引起的EL黑斑。
1.5小黑点-粉尘污染
抽检小黑点不良电池片，对应区域通过显微镜观察，大部分正hei背面外观均未发现异常，小部分背面区域通过高倍显微镜能发现污染痕迹，该处测试元素，C元素含量较高，存在污染；QE测试该处长波响应低于正常区域，短波响应无明显差异，与显微镜下观测到背面被杂质污染相吻合。
大部分小黑点受粉尘污染程度较轻，显微镜下不能观测到，仅污染严重电池片外观会表现出异样。
二.EL黑斑的解决方案
2.1解决思路
原因1解决思路：控制5.0μm级粉尘，减少0.5μm级悬浮颗粒，可有效减少车间黑斑发生率；镀膜工序的车间洁净度控制在千级范围内，黑斑发生率能控制在2%以下。
原因2解决思路：优化氧化铝沉积温度、压力、流量等参数；提升氧化铝钝化的均匀性；增强湿法清洗效果，减少1药液残留。
2.2在线黑斑发生率统计
洁净度监测点：镀膜工序；洁净度分级标准：ISO14644-1
三.EL黑斑的影响
3.1电池端——3.1.1LID、CID衰减
标准：LID---5KWH效率衰减≤0.6%；CID---0.5A&110℃&8H效率衰减≤0.8%
3.1.2衰减前后EL对比
3.2组件端——3.2.1LID、热斑、PID衰减
标准：LID---60KWH功率衰减≤5% ；PID---1500V&96H功率衰减≤5%
参照：IEC 61215、IEC 62804
3.2.2衰减前后EL对比
3.3无瑕疵&大黑斑&小黑斑CID、LID衰减差异
样本：22.6% 无瑕疵、EL大黑斑、EL小黑斑电池片；
样本量：10片/组；CID、LID各3组；
目的：对比无瑕疵&大黑斑&小黑斑三种类别，随着时间推移，CID、LID衰减的差异。
3.3.1CID衰减验证
3.3.2LID衰减验证
3.3.3 结论 ：
随着时间推移，EL大、小黑斑的整体衰减变化趋势对比无瑕疵没有差异；不会继续恶化；
EL大、小黑斑的电池片，CID、LID表现与无瑕疵电池片没有差异；整体表现符合行业标准。
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