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工業級PERC、SHJ與TOPCon太陽能電池的紫外線UVID穩定性評估研究

美能光伏 ? 2025-01-10 09:03 ? 次閱讀

現代電池架構PERC、TOPCon和SHJ因依賴近乎完美的表面鈍化來提高效率,可能對紫外線誘導的降解(UVID)更敏感UVID由能量大于3.4eV的高能光子引起,高能光子可通過多種機制降解太陽能電池,如直接破壞Si-H鍵、產生熱載流子等。

美能復合紫外老化試驗箱進行加速老化測試,該試驗箱能夠提供280至400nm范圍內的紫外光譜,模擬太陽光中的紫外部分,同時保持150至250W/㎡的輻照強度,以加速老化過程。

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PERC、SHJ和TOPCon電池的UVID和LeTID實驗


電池類型:PERC、SHJ和TOPCon三種太陽能電池(自研ISE和工業生產的電池)ISE-PERC電池:從上到下依次為SiNx/ n+-發射極/1Ωcm Cz-Si:B / AlOx / SiOxNy / SiNx,燒結溫度設為810°C

ISE-TOPCon電池:從上到下依次為SiNx / AlOx / p+發射極 / 1.1Ωcm Cz-Si:P / TOPCon鈍化堆棧 / AlOx / SiNx,燒結溫度設為800°C

其他電池組:除了ISE-PERC電池外,所有測試的電池組均為雙面電池UVID實驗


將未封裝的電池直接暴露于UV-A和UV-B輻射下,最大劑量為60 kWh/m2,相當于在AM 1.5G光譜下組件玻璃和UV阻隔封裝條件下近40年的連續UV輻射,實驗溫度約為60°C。LeTID實驗


對每組的五個電池進行140°C和2倍太陽等效可見光輻射處理,以加速LeTID(光和高溫誘導降解)的測試。UVID(紫外線誘導降解)測試結果


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正面暴露UVID測試過程中偽效率的變化情況

正面暴露(top)

SHJ 組:偽效率呈現下降趨勢,在最高紫外線劑量60 kWh/m2時,偽效率降低約3%rel。這表明紫外線照射對 SHJ 電池的正面有一定影響,導致其性能有所下降。

TOPCon 組(工業):穩定性較高,在整個紫外線照射過程中,偽效率損失始終低于1%rel,顯示出該組電池對正面紫外線照射具有較強的抵抗能力。

TOPCon 組(ISE):行為與工業 TOPCon 組在正面暴露時相似,也表現出較好的穩定性。

PERC 組(工業):不同制造商的電池表現出一定的差異,偽效率降解范圍從1%rel到3%rel不等。這說明不同制造商生產的 PERC 電池在正面紫外線照射下的穩定性有所不同。

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背面暴露UVID測試過程中偽效率的變化情況

背面暴露(bottom)

SHJ 組:偽效率下降幅度小于正面暴露,在最高紫外線劑量時,偽效率降低約1.5%rel,意味著 SHJ 電池的背面相對正面來說,對紫外線照射的敏感性稍低。

TOPCon 組(工業):不僅沒有出現效率下降,反而有輕微改善。這可能是由于背面紫外線照射引發了某些有利于電池性能的過程,如可能是對 TOPCon 鈍化堆疊的額外光誘導激活。

TOPCon 組(ISE):與正面暴露時不同,在背面暴露過程中出現明顯降解現象。

PERC 組(工業):降解程度明顯小于正面暴露,整體偽效率降低幅度相對較小。正面UV暴露后的IQE對比


b44b6fc8-ceee-11ef-9434-92fbcf53809c.pngTOPCon和PERC電池在紫外線暴露前后IQE的變化UVID對短波長區域的影響較大:對于TOPCon和PERC電池,UVID主要影響短波長區域的IQE,導致在這些波長下的光電轉換效率下降。

PERC電池的UVID敏感性更高:與TOPCon電池相比,PERC電池在短波長區域的IQE下降幅度更大,表明PERC電池對UVID的敏感性更高,可能需要進一步優化其表面鈍化層的結構和材料,以提高其在UVID條件下的穩定性。

盡管不同技術的電池在穩定性上存在差異,但整體上工業電池的效率降解程度處于適度范圍,有力地反駁了現代電池架構因表面鈍化而必然對UVID高度敏感的觀點。深入剖析在組件集成環境下的UVID機制,通過優化加工細節、探索新型材料和改進制造工藝,有望進一步提升太陽能電池的紫外線穩定性美能復合紫外老化試驗箱


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美能復合紫外老化試驗箱進行加速老化測試,該試驗箱能夠提供280至400nm范圍內的紫外光譜,模擬太陽光中的紫外部分,同時保持150至250W/㎡的輻照強度,以加速老化過程。

  • 輻照強度:150-250W/㎡(可定制500-1000W/㎡超級紫外)

  • UVB含量:3%-9%

  • 光譜范圍:280-400nm

美能復合紫外老化試驗箱以其精確的UV輻射控制和模擬環境,為電池的UVID測試提供了可靠的實驗條件,確保了實驗結果的準確性和可重復性,為推動太陽能電池技術的發展做出了重要貢獻。

原文出處:UV-Stability of Industrial PERC, SHJ and TOPCon Solar Cells

*特別聲明:「美能光伏」公眾號所發布的原創及轉載文章,僅用于學術分享和傳遞光伏行業相關信息。未經授權,不得抄襲、篡改、引用、轉載等侵犯本公眾號相關權益的行為。內容僅供參考,若有侵權,請及時聯系我司進行刪除。

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