研究目的
研究光伏组件中晶体硅太阳能电池的残余应力和断裂机制，以理解和缓解性能退化及保修问题。
研究成果
该研究首次对通用设计单晶硅电池中的残余应力进行了定量表征，揭示了层压后在铜带边缘附近存在高残余应力（约100-200兆帕）。这些应力会显著降低电池的断裂强度，凸显出精确应力表征对于优化光伏组件制造与性能的重要性。
研究不足
该研究聚焦于焊接铜带周围的局部应力，可能无法完全反映全尺寸组件中的应力分布情况。分析假设硅片具有各向同性材料特性，这可能未考虑实际条件下的各向异性。
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太阳能光伏组件中晶体硅电池的应力与断裂——基于同步辐射X射线微衍射的研究
DOI：10.1557/adv.2019.337
期刊：MRS Advances
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
光伏组件中晶体硅(c-Si)太阳能电池的断裂是光伏产业面临的重要问题。电池裂纹会导致性能下降并引发制造商的质保纠纷。这些电池断裂的根源在于电池及组件的制造与集成过程——它们需经历一系列高温高压工艺，涉及异质材料键合，从而产生残余应力。准确评估导致这些热机械应力的物理机制对量化应力、优化光伏组件以解决问题至关重要。我们提出了一种基于同步辐射X射线微衍射的新技术来表征晶体硅光伏组件中的应力与断裂。通过同步辐射X射线微衍射实验，我们展示了焊接和层压工艺后的详细应力状态。我们还计算了c-Si电池在层压后承受残余应力所能容许的最大微裂纹尺寸。进一步地，我们采用广泛认可的断裂(四点弯曲)测试来展示这些残余应力对电池断裂的影响。测试结果表明，焊接和层压诱导的局部残余应力确实降低了c-Si电池的承载能力。
作者：
Sasi Kumar Tippabhotla，W. J. R. Song，Anbalagan Subramani，Camelia V. Stan，Nobumichi Tamura，Andrew A. O. Tay，Arief S. Budiman
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