工业级PERC、SHJ与TOPCon太阳能电池的紫外线UVID稳定性评估研究

 

现代电池架构PERC、TOPCon和SHJ因依赖近乎完美的表面钝化来提高效率，可能对紫外线诱导的降解（UVID）更敏感。UVID由能量大于3.4eV的高能光子引起，高能光子可通过多种机制降解太阳能电池，如直接破坏Si-H键、产生热载流子等。

 

美能复合紫外老化试验箱进行加速老化测试，该试验箱能够提供280至400nm范围内的紫外光谱，模拟太阳光中的紫外部分，同时保持150至250W/㎡的辐照强度，以加速老化过程。

 

PERC、SHJ和TOPCon电池的UVID和LeTID实验

 

电池类型：PERC、SHJ和TOPCon三种太阳能电池（自研ISE和工业生产的电池）ISE-PERC电池：从上到下依次为SiNx/ n+-发射极/1Ωcm Cz-Si:B / AlOx / SiOxNy / SiNx，烧结温度设为810°C

 

ISE-TOPCon电池：从上到下依次为SiNx / AlOx / p+发射极 / 1.1Ωcm Cz-Si:P / TOPCon钝化堆栈 / AlOx / SiNx，烧结温度设为800°C

 

其他电池组：除了ISE-PERC电池外，所有测试的电池组均为双面电池UVID实验

 

将未封装的电池直接暴露于UV-A和UV-B辐射下，最大剂量为60 kWh/m²，相当于在AM 1.5G光谱下组件玻璃和UV阻隔封装条件下近40年的连续UV辐射，实验温度约为60°C。LeTID实验

 

对每组的五个电池进行140°C和2倍太阳等效可见光辐射处理，以加速LeTID（光和高温诱导降解）的测试。UVID（紫外线诱导降解）测试结果

 

正面暴露UVID测试过程中伪效率的变化情况

 

 

正面暴露（top）

 

SHJ 组：伪效率呈现下降趋势，在最高紫外线剂量60 kWh/m²时，伪效率降低约3%rel。这表明紫外线照射对 SHJ 电池的正面有一定影响，导致其性能有所下降。

 

TOPCon 组（工业）：稳定性较高，在整个紫外线照射过程中，伪效率损失始终低于1%rel，显示出该组电池对正面紫外线照射具有较强的抵抗能力。

 

TOPCon 组（ISE）：行为与工业 TOPCon 组在正面暴露时相似，也表现出较好的稳定性。

 

PERC 组（工业）：不同制造商的电池表现出一定的差异，伪效率降解范围从1%rel到3%rel不等。这说明不同制造商生产的 PERC 电池在正面紫外线照射下的稳定性有所不同。

 

背面暴露UVID测试过程中伪效率的变化情况

 

 

背面暴露（bottom）

 

SHJ 组：伪效率下降幅度小于正面暴露，在最高紫外线剂量时，伪效率降低约1.5%rel，意味着 SHJ 电池的背面相对正面来说，对紫外线照射的敏感性稍低。

 

TOPCon 组（工业）：不仅没有出现效率下降，反而有轻微改善。这可能是由于背面紫外线照射引发了某些有利于电池性能的过程，如可能是对 TOPCon 钝化堆叠的额外光诱导激活。

 

TOPCon 组（ISE）：与正面暴露时不同，在背面暴露过程中出现明显降解现象。

 

PERC 组（工业）：降解程度明显小于正面暴露，整体伪效率降低幅度相对较小。正面UV暴露后的IQE对比

 

TOPCon和PERC电池在紫外线暴露前后IQE的变化UVID对短波长区域的影响较大：对于TOPCon和PERC电池，UVID主要影响短波长区域的IQE，导致在这些波长下的光电转换效率下降。

 

PERC电池的UVID敏感性更高：与TOPCon电池相比，PERC电池在短波长区域的IQE下降幅度更大，表明PERC电池对UVID的敏感性更高，可能需要进一步优化其表面钝化层的结构和材料，以提高其在UVID条件下的稳定性。

尽管不同技术的电池在稳定性上存在差异，但整体上工业电池的效率降解程度处于适度范围，有力地反驳了现代电池架构因表面钝化而必然对UVID高度敏感的观点。深入剖析在组件集成环境下的UVID机制，通过优化加工细节、探索新型材料和改进制造工艺，有望进一步提升太阳能电池的紫外线稳定性。美能复合紫外老化试验箱

 

 

美能复合紫外老化试验箱进行加速老化测试，该试验箱能够提供280至400nm范围内的紫外光谱，模拟太阳光中的紫外部分，同时保持150至250W/㎡的辐照强度，以加速老化过程。

• 辐照强度：150-250W/㎡（可定制500-1000W/㎡超级紫外）

 

• UVB含量：3%-9%

 

• 光谱范围：280-400nm

 

美能复合紫外老化试验箱以其精确的UV辐射控制和模拟环境，为电池的UVID测试提供了可靠的实验条件，确保了实验结果的准确性和可重复性，为推动太阳能电池技术的发展做出了重要贡献。

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

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