Degradasi Suhu dan Dinamik LeTID dalam Sel Suria Sentuhan Belakang Jenis-n

Pengenalan Produk

Sel solar interdigitated back-contact (IBC) menggerakkan kedua-dua sentuhan logam kekutuban ke belakang. Bahagian hadapan tidak mempunyai teduhan garisan grid, jadi kelebihan optik tekstur dan salutan anti-pantulan dapat dimanfaatkan sepenuhnya. Digabungkan dengan pasivasi dan proses sentuhan yang baik, IBC jenis-n boleh mencapai voltan litar terbuka dan ketumpatan arus yang sangat tinggi.

Komprominya ialah kepekaan struktur yang dibina dalam reka bentuk. Pembawa minoriti fotogenerasi perlu bergerak secara lateral merentasi tapak sebelum pemancar interdigitated belakang dapat mengumpulnya. Prestasi peranti sangat bergantung pada jangka hayat pukal dan kualiti pasivasi belakang. Sebaik sahaja penggabungan semula antara muka belakang atau kebocoran sentuhan diaktifkan secara terma, ketumpatan arus tepu gelap J0 meningkat secara tidak seimbang, dan Voc terjejas.

Itulah titik masuk kerja ini. Pada sel IBC jenis-n, tiga set bukti diletakkan dalam persekitaran terma yang sama supaya ia saling mengunci: ukuran J-V bercahaya dari 25 hingga 85°C, eksperimen tekanan LeTID dijalankan di bawah satu matahari pada 45 hingga 85°C sehingga 960 minit, dan analisis I-V gelap dalam julat suhu yang sama.

Reka Bentuk Eksperimen

Gambarajah keratan rentas sel IBC jenis-n: sentuhan pemancar p+ interdigitated belakang dan BSF n+, tekstur hadapan dan ARC.

Sel ujian mempunyai keluasan 258.3 cm², ketebalan wafer 151 ± 6 μm, tempoh interdigitated belakang kira-kira 480 μm, dan lebar jari pemancar dan BSF masing-masing kira-kira 250 μm dan 90 μm. Ukuran bercahaya dijalankan pada AM1.5G, 100 mW/cm². Pada setiap titik suhu, selepas penstabilan terma, lima imbasan dipuratakan. Tekanan LeTID diukur terus pada suhu tekanan, tanpa menyejukkan di tengah ujian, dan direkodkan pada selang eksponen 1, 2, 4, 8 minit dan seterusnya. Setiap parameter dinormalkan kepada nilai awalnya, yang memisahkan dinamik degradasi intrinsik daripada kesan pekali suhu serta-merta.

Kepekaan Terma Keadaan Mantap

Evolusi terma ternormal bagi empat parameter relatif kepada nilai 25°C mereka sendiri.

Pada 25°C sel menunjukkan Jsc sekitar 38.6 mA/cm², Voc sekitar 0.743 V, FF sekitar 79%, dan kecekapan sekitar 22.7%. Apabila dipanaskan ke 85°C, Jsc meningkat hanya kira-kira 3% (+0.0203 mA·cm⁻²·K⁻¹, kira-kira +0.05%/K). Voc menurun secara linear pada −1.4 mV/K (kira-kira −0.2%/°C). Kecekapan menurun kira-kira 9%, dan FF hampir tidak berubah.

Peningkatan arus yang kecil datang daripada penyempitan jurang jalur. Di bawah hubungan Varshni, pinggir penyerapan beralih ke arah panjang gelombang yang lebih panjang, jadi penjanaan foto mendapat sedikit rangsangan. Pereputan voltan yang cepat datang daripada pertumbuhan eksponen J0(T), yang dikawal oleh kepekatan pembawa intrinsik dan aktiviti penggabungan semula. Voc berskala dengan ln(Jsc/J0), jadi peningkatan sederhana dalam J0 sudah cukup untuk menyebabkan kehilangan yang boleh diukur.

Pekali suhu ini berada dalam julat −1.3 hingga −1.6 mV/K yang biasa bagi peranti silikon kristal berkualiti tinggi. Ia menandakan sel yang dihadkan oleh penggabungan semula dan bukannya yang dihadkan oleh rintangan atau pengangkutan. Selepas normalisasi, kedudukan adalah sama jelas: pada 85°C Voc menurun kira-kira 15%, kecekapan kira-kira 9%, FF kekal dalam ±1%, dan Jsc sebenarnya meningkat kira-kira 3%.

Dinamik LeTID

Dinamik degradasi LeTID.

Pengukuran keadaan mantap hanya menjawab "berapa panas." Eksperimen tegasan LeTID mengisi "bagaimana ia berubah mengikut masa." Pada 85°C, Voc menurun dengan cepat dalam 10 hingga 30 minit pertama, kemudian perlahan-lahan menghampiri kuasi-tepu. Pada suhu yang lebih rendah, pereputan adalah jauh lebih lembut. Selepas 960 minit Voc menurun kepada kira-kira 0.69 V, Jsc kekal dalam ±2% sepanjang masa, FF berubah sedikit, dan tiada penjanaan semula muncul dalam tetingkap eksperimen. Oleh kerana pengukuran diambil pada suhu tegasan selepas penstabilan terma, penurunan voltan awal harus dikaitkan dengan pengaktifan keadaan kecacatan yang cepat dan bukannya keseimbangan terma sementara. Jsc yang stabil menunjukkan penjanaan foto dan pengekstrakan litar pintas tidak terjejas, jadi kehilangan dominan tidak dihadkan oleh penjanaan. Penulis juga menyatakan had: tiada eksperimen kawalan penyepuhlindapan gelap, jadi sumbangan kesan terma tulen tidak dapat diketepikan sepenuhnya.

Pengesahan Keadaan Gelap

Tingkah laku elektrik gelap dan saluran kebocoran: (a) lengkung J-V gelap, (b) rintangan pembezaan, (c) rintangan shunt dan siri yang diekstrak, (d) analisis Arrhenius kekonduksian shunt memberikan Ea ≈ 1.10 eV.

I-V gelap mendekati masalah yang sama dari luar kawasan bercahaya. Arus hadapan meningkat dengan ketara mengikut suhu. Kecerunan pada berat sebelah rendah menunjukkan rintangan shunt menurun dengan jelas, manakala kawasan arus tinggi berubah sedikit. Jadi evolusi rintangan yang dipacu suhu didominasi oleh pengaktifan kebocoran, bukan degradasi rintangan siri. Faktor idealiti kekal pada 1.05 hingga 1.25, bermakna penggabungan semula resapan mendominasi, dengan kemungkinan sumbangan SRH pada suhu tinggi.

Analisis Arrhenius bagi kekonduksian shunt memberikan padanan linear yang baik bagi ln(1/Rsh) melawan 1/T (R² = 0.97), dengan tenaga pengaktifan 1.10 ± 0.08 eV. Ini setanding dengan jurang jalur silikon (kira-kira 1.12 eV) dan berada dalam julat LeTID yang dilaporkan iaitu 0.8 hingga 1.2 eV. Tenaga pengaktifan berskala jurang jalur sering dikaitkan dengan pengaliran berbantukan kecacatan aras dalam, tetapi sumbangan kepekatan pembawa intrinsik tidak boleh dikecualikan. Jadi ia menyokong tingkah laku kebocoran yang diaktifkan secara terma tanpa mengenal pasti spesies kecacatan tertentu.

Rangka Kerja Bersatu dan Ekstrapolasi Lapangan

Tiga baris bukti menumpu kepada satu rangka kerja fenomenologi: J0(t, T) = J0,intr(T) + A·Ndef(t, T). Di atas arus tepu intrinsik terdapat sumbangan kecacatan yang diaktifkan secara terma yang berubah mengikut masa dan suhu. Ini kemudiannya ditukar kepada kehilangan voltan melalui Voc = (nkT/q)·ln(Jsc/(J0 + 1)). Peningkatan penggabungan semula dan pengaktifan kebocoran berjalan selari dalam ungkapan yang sama. Pekali suhu keadaan mantap, dinamik LeTID, dan evolusi kebocoran gelap dengan itu diikat bersama. Rangka kerja ini tidak mengenal pasti identiti kecacatan tertentu.

Ekstrapolasi kepada operasi luar: di bawah sinaran tinggi, suhu sel modul selalunya berada pada 50 hingga 65°C. Menggunakan −1.4 mV/K, 60°C berbanding 25°C bermakna kira-kira 49 mV kehilangan voltan, dan LeTID yang dipercepatkan suhu menambah kehilangan bergantung masa di atasnya. Kesimpulan hanya terpakai kepada sel yang diukur. Untuk TOPCon sentuhan belakang dan HJT sentuhan belakang, ia hanya rujukan kualitatif: magnitud degradasi, tenaga pengaktifan, dan dinamik penjanaan semula bergantung pada skema sentuhan pasif, kualiti antara muka, taburan hidrogen, dan kestabilan terma setiap satu, dan wajar diberi kajian perbandingan khusus. Untuk peranti sentuhan belakang berkecekapan tinggi dalam iklim panas, keteguhan voltan dan hasil tenaga jangka panjang akhirnya bergantung pada kestabilan pasif belakang dan pengurusan kecacatan.

Pandangan Ooitech

Apa yang menarik perhatian kami di sini ialah betapa banyaknya kerugian luar 49 mV itu berada di bahagian belakang, di mana kualiti pasivasi dan sentuhan menentukan sama ada Voc jangka panjang berjaya atau tidak. Pada barisan modul, kisahnya sama: cara anda memotong, merangkai, dan melamina sel IBC menentukan sama ada kestabilan belakang itu bertahan di lapangan. Setelah membina barisan turnkey untuk susun atur IBC dan HPBC, kami melihat ketahanan LeTID sebagai masalah proses-dan-bahan sama seperti masalah sel. Wajar untuk diikuti di saluran YouTube kami www.youtube.com/ooitech jika anda ingin melihat bagaimana modul sentuhan belakang sebenarnya dibina.