HBC+电池在夏季高温环境中的优异特性研究

 

一种新的基于TOPCon的太阳能电池结构，即BICS（背接触交叉指式载流子选择性）太阳能电池。BICS结合了PERC、IBC和TOPCon的优势，在标准条件下（室温、20%反射率）实现超过30 mW/cm²的输出功率密度。

 

美能温湿度综合环境试验箱用于环境模拟试验，为了验证评估BC电池的可靠性，并通过热疲劳诱导失效模式，早期识别制造缺陷。

 

 

BICS的电池结构

 

 

BICS 电池结构

 

 

BICS太阳能电池结构：

 

BICS电池结合了局部TOPCon技术和全TOPCon技术，分别应用于发射极和背表面场（BSF）区域。这种结构利用了PERC的双面性、IBC的背接触以及TOPCon的载流子选择性接触。

 

结构优势：

 

局部TOPCon（局部隧道氧化层钝化接触）应用于发射极区域，有助于提高电池的光电转换效率。全TOPCon（全隧道氧化层钝化接触）应用于BSF区域，进一步增强了电池的性能。结构设计使得电池能够利用来自正面和背面的光，提高了光吸收和电池的整体效率。与HBC+的比较：

 

与HBC+电池相比，BICS电池的设计不依赖于透明导电氧化物（TCO），这有助于提高电池的光吸收和输出功率密度。BICS电池的设计预期在标准使用条件下提供更高的性能，而HBC+电池则更适合高温操作。BICS的功率密度与掺杂类型

 

 

在双面光照（100%正面 AM1.5G 和 20%背面 AM1.5G）条件下，采用三种工艺参数（标准、改进、高端）对 BICS 电池性能进行评估。三种工艺下BICS不同电池周期距离时的功率密度变化工艺条件对性能的影响

 

随着工艺从标准到改进再到高端的提升，BICS 的整体电池性能逐步提高。在高端工艺下，细胞性能显示输出密度超过 30mW/cm²，这表明工艺改进对于提升 BICS 的功率密度具有显著作用。

 

电池周期距离的影响

 

较小的电池周期距离对BICS更为有利，意味着BICS具有较高的内部电阻，适当减小电池周期距离有助于优化 BICS 的性能。

 

前表面掺杂类型对比

 

IBC电池具有两种前表面掺杂类型FFE和FSF，结果显示FSF类型在这些条件下表现更优，这与之前对双面IBC电池评估中FFE更具优势的结果不同。原因在于FFE在BICS中不利于载流子传输，进一步说明在 BICS 结构中FSF是更合适的前表面掺杂类型选择。BICS的J-V曲线与性能参数

 

 

BICS电池在不同照明条件下的J-V曲线

 

 

在三种光照条件下的最佳电池的 J-V 性能

 

 

双面光照下，BICS的输出功率密度达到30.35mW/cm²，相比之前研究的HBC +约高出 1mW/cm²，表明 BICS 结构在双面光照时具有更高的输出功率优势。

 

正面光照时，BICS的性能参数也表现良好，如Jsc为41.25mA/cm²、Voc为 725.6mV、FF为83.4%、Pmax为24.96mW/cm²，展示了其在正面受光时的发电能力。

 

背面光照下，BICS同样表现出色，Jsc为42.87mA/cm²、Voc为726.8mV、FF为83.5%、Pmax为26.03mW/cm²，背面电池效率超过26%。

 

与HBC对比：BICS的Jsc更高，这有助于提高电池的输出功率，但Voc略低（约 750mV）。总体而言，BICS在光学性能方面表现更优，复合性能也较为出色。BICS 和 HBC+在不同温度下的性能表现

 

 

BICS 和 HBC+温度依赖性及在室温下的损失分析

 

 

在室温下，BICS电池的输出功率密度比HBC+高出约1 mW/cm²，但在温度升高到45°C以上时，HBC+的性能更优。

 

随着温度的升高，BICS太阳能电池的性能退化比HBC+更为显著。这表明在高温环境中，HBC+可能是更合适的选择。

 

BICS 结合了 PERC电池的双面方案、IBC电池的背接触以及 TOPCon电池的载流子选择性接触的优点，其在标准反照率（20%）条件下具有超过 30mW/cm² 的输出密度。在室温时，BICS 性能优于 HBC+，但HBC +具有良好的温度特性，在温度超过45°C时表现更优。故而在实际应用中，应根据安装地点的气候条件来选择 BICS 或 HBC+，以确保太阳能电池达到最佳性能。美能温湿度综合环境试验箱

 

 

 

 

 

确定太阳能电池承受高温和潮湿以及零下温度影响的能力，满足标准：IEC61215-MQT12（湿冻试验）、MQT13（湿热试验）

• 温度范围：-50~150℃
• 湿度范围：20%-98%RH

采用进口温度控制器，实现多段温度编程，精度高，可靠性好

美能温湿度综合环境试验箱可以模拟各种气候条件下的温湿度环境，对BICS和HBC+太阳能电池进行全面的性能测试和优化。这样的试验箱为研究人员提供了一个控制环境，以精确评估太阳能电池在不同温度和湿度条件下的反应和耐久性，确保它们能够在极端天气条件下保持最佳性能。

 

原文出处：Back-Contact Interdigitated Carrier-Selective Cell: Numerical Demonstration of 30 mW/cm2 Output Power Density in Standard Albedo Condition

 

 

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