TOPCon太陽能電池的UV輻照衰減特性主要受正面和背面鈍化方式的影響,正面更容易受到UV輻照的影響。通過提高SiNx層的折射率和增加AlOx層的厚度,可以有效提高TOPCon太陽能電池的抗UV輻照能力,減少光電轉換效率的衰減。
本文針對TOPCon太陽能電池在不同UV輻照條件下的電性能衰減特性進行研究,并對提高此類太陽能電池抗UV輻照的方式進行分析。通過美能復合紫外老化試驗箱的測試,我們能夠更全面地評估TOPCon太陽能電池在不同UV輻照條件下的性能表現。
研究方法
選取A、B、C三家廠商生產的TOPCon太陽能電池,采用單晶硅片制備成太陽能電池。使用紫外環境箱對太陽能電池進行UV輻照處理,并利用I-V測試設備測試電性能。
測試了太陽能電池正面和背面在未蓋光伏鍍膜玻璃、蓋有光伏鍍膜玻璃兩種情況下的電性能衰減。分析了不同SiNx層折射率和AlOx層厚度對太陽能電池抗UV輻照能力的影響。實驗準備
TOPCon太陽能電池的制備流程
展示了TOPCon太陽能電池的制備流程,包括激光摻雜(SE)、硼硅玻璃(BSG)、低壓化學氣相沉積(LPCVD)、磷硅玻璃(PSG)和原子層沉積(ALD)等步驟。
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三種太陽能電池的初始電性能參數
紫外環境箱在UV波段的光譜能量分布
波長范圍:280 nm到400 nm,覆蓋了UVA(320-400 nm)和UVB(280-320 nm)波段。
能量分布:光譜輻照度在不同波長下的變化,UVA的能量分布較高,而UVB的能量分布相對較低。不同UV輻照下的太陽能電池電性能測試
正面未蓋光伏鍍膜玻璃的受UV輻照后的各項電性能變化趨勢
在正面未蓋光伏鍍膜玻璃的情況下,UV輻照對TOPCon太陽能電池的電性能有顯著影響,尤其是光電轉換效率和開路電壓的衰減較為明顯。
C太陽能電池在各項電性能參數上的衰減幅度均小于A和B太陽能電池,表明其抗UV輻照能力較強。太陽能電池開路電壓的衰減是導致光電轉換效率衰減的主要原因。
背面未蓋光伏鍍膜玻璃UV輻照后的各項電性能參數變化趨勢
在背面未蓋光伏鍍膜玻璃的情況下,UV輻照對TOPCon太陽能電池的電性能影響較小,且C太陽能電池的光電轉換效率在UV輻照后有所提升。
A和B太陽能電池的光電轉換效率在UV輻照后略有衰減,但幅度較小,表明背面UV輻照對太陽能電池的電性能影響相對有限。
填充因子的衰減是導致光電轉換效率衰減的主要原因,但C太陽能電池的填充因子衰減幅度最小,進一步驗證了其背面抗UV輻照能力較強。

不同UV輻照總量下三種太陽能電池的EQE曲線
UV輻照對TOPCon太陽能電池的短波段(300~450 nm)光電轉換能力有顯著影響,隨著UV輻照總量的增加,短波段的EQE值逐漸下降。
C太陽能電池在短波段的EQE下降幅度最小,表明其在短波段的抗UV輻照能力較強。

不同暗退火工藝時間后三種太陽能電池的EQE曲線
暗退火工藝對A和B太陽能電池在短波段(300~450 nm)的光電轉換能力有一定的修復作用,但隨著暗退火工藝時間的增加,修復效果逐漸減弱。
C太陽能電池的EQE曲線在暗退火工藝后變化不大,表明其在短波段的光電轉換能力受UV輻照影響較小,且暗退火工藝對其影響有限。
A和B太陽能電池在短波段的EQE值恢復幅度較大,表明其在短波段的光電轉換能力受UV輻照影響較大,且暗退火工藝對其有一定的修復作用。

正面蓋有光伏鍍膜玻璃受UV輻照后的各項電性能參數變化趨勢
在正面蓋有光伏鍍膜玻璃的情況下,UV輻照對TOPCon太陽能電池的電性能影響較小,且C太陽能電池的光電轉換效率在UV輻照后基本保持不變。
A和B太陽能電池的光電轉換效率在UV輻照后略有衰減,但幅度較小,表明光伏鍍膜玻璃能有效阻擋大部分UV輻照,降低其對太陽能電池電性能的不利影響。
填充因子的衰減是導致光電轉換效率衰減的主要原因,但C太陽能電池的填充因子衰減幅度最小,進一步驗證了其抗UV輻照能力較強。TOPCon太陽能電池的抗UV輻照方式分析
不同SiNx層折射率時,電池電性能隨UV輻照總量的變化量
在AlOx層厚度保持不變的情況下,隨著SiNx層折射率的增加,TOPCon太陽能電池的電性能衰減幅度逐漸減小。
當SiNx層折射率為2.20時,TOPCon太陽能電池的光電轉換效率、短路電流、開路電壓和填充因子的衰減幅度均最小,表明其抗UV輻照能力較強。
SiNx層折射率的增加有助于提升TOPCon太陽能電池的抗UV輻照能力,減少電性能的衰減。

不同AlOx層厚度時,電池電性能隨UV輻照總量的變化量
在SiNx層折射率保持不變的情況下,隨著AlOx層厚度的增加,TOPCon太陽能電池的電性能衰減幅度逐漸減小。
當AlOx層厚度為4.8 nm時,TOPCon太陽能電池的光電轉換效率、短路電流、開路電壓和填充因子的衰減幅度均最小,且填充因子有所增大,表明其抗UV輻照能力較強。
增加AlOx層厚度有助于提升TOPCon太陽能電池的抗UV輻照能力,減少電性能的衰減。
本研究通過對TOPCon太陽能電池在不同UV輻照條件下的電性能衰減特性進行深入分析,揭示了太陽能電池正面和背面在UV輻照下的衰減機理差異,并提出了有效的抗UV輻照策略。實驗結果表明,UV輻照對太陽能電池正面的影響更為顯著,而通過提高SiNx層的折射率和增加AlOx層的厚度,可以顯著提升TOPCon太陽能電池的抗UV輻照能力,減少光電轉換效率的衰減。美能復合紫外老化試驗箱
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,模擬太陽能光中的紫外部分,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能夠精確控制UV輻照的強度和時間,確保實驗數據的準確性和可重復性。通過美能復合紫外老化試驗箱的測試,我們能夠更全面地評估TOPCon太陽能電池在不同UV輻照條件下的性能表現,為優化太陽能電池的抗UV輻照能力提供了重要的實驗依據。
原文出處:TOPCon 太陽電池的 UV輻照衰減特性及抗 UV 輻照方式研究
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