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TOPCon太阳能电池在UV辐照下的电性能衰减与恢复机制研究
日期:2025-05-07浏览量:190
TOPCon太阳能电池的UV辐照衰减特性主要受正面和背面钝化方式的影响,正面更容易受到UV辐照的影响。通过提高SiNx层的折射率和增加AlOx层的厚度,可以有效提高TOPCon太阳能电池的抗UV辐照能力,减少光电转换效率的衰减。
本文针对TOPCon太阳能电池在不同UV辐照条件下的电性能衰减特性进行研究,并对提高此类太阳能电池抗UV辐照的方式进行分析。通过美能复合紫外老化试验箱的测试,我们能够更全面地评估TOPCon太阳能电池在不同UV辐照条件下的性能表现。
研究方法
选取A、B、C三家厂商生产的TOPCon太阳能电池,采用单晶硅片制备成太阳能电池。
使用紫外环境箱对太阳能电池进行UV辐照处理,并利用I-V测试设备测试电性能。
测试了太阳能电池正面和背面在未盖光伏镀膜玻璃、盖有光伏镀膜玻璃两种情况下的电性能衰减。分析了不同SiNx层折射率和AlOx层厚度对太阳能电池抗UV辐照能力的影响。
实验准备
TOPCon太阳能电池的制备流程
展示了TOPCon太阳能电池的制备流程,包括激光掺杂(SE)、硼硅玻璃(BSG)、低压化学气相沉积(LPCVD)、磷硅玻璃(PSG)和原子层沉积(ALD)等步骤。
三种太阳能电池的初始电性能参数
紫外环境箱在UV波段的光谱能量分布
波长范围:280 nm到400 nm,覆盖了UVA(320-400 nm)和UVB(280-320 nm)波段。
能量分布:光谱辐照度在不同波长下的变化,UVA的能量分布较高,而UVB的能量分布相对较低。
不同UV辐照下的太阳能电池电性能测试
正面未盖光伏镀膜玻璃的受UV辐照后的各项电性能变化趋势
在正面未盖光伏镀膜玻璃的情况下,UV辐照对TOPCon太阳能电池的电性能有显著影响,尤其是光电转换效率和开路电压的衰减较为明显。
C太阳能电池在各项电性能参数上的衰减幅度均小于A和B太阳能电池,表明其抗UV辐照能力较强。太阳能电池开路电压的衰减是导致光电转换效率衰减的主要原因。
背面未盖光伏镀膜玻璃UV辐照后的各项电性能参数变化趋势
在背面未盖光伏镀膜玻璃的情况下,UV辐照对TOPCon太阳能电池的电性能影响较小,且C太阳能电池的光电转换效率在UV辐照后有所提升。
A和B太阳能电池的光电转换效率在UV辐照后略有衰减,但幅度较小,表明背面UV辐照对太阳能电池的电性能影响相对有限。
填充因子的衰减是导致光电转换效率衰减的主要原因,但C太阳能电池的填充因子衰减幅度最小,进一步验证了其背面抗UV辐照能力较强。
不同UV辐照总量下三种太阳能电池的EQE曲线
UV辐照对TOPCon太阳能电池的短波段(300~450 nm)光电转换能力有显著影响,随着UV辐照总量的增加,短波段的EQE值逐渐下降。
C太阳能电池在短波段的EQE下降幅度最小,表明其在短波段的抗UV辐照能力较强。
不同暗退火工艺时间后三种太阳能电池的EQE曲线
暗退火工艺对A和B太阳能电池在短波段(300~450 nm)的光电转换能力有一定的修复作用,但随着暗退火工艺时间的增加,修复效果逐渐减弱。
C太阳能电池的EQE曲线在暗退火工艺后变化不大,表明其在短波段的光电转换能力受UV辐照影响较小,且暗退火工艺对其影响有限。
A和B太阳能电池在短波段的EQE值恢复幅度较大,表明其在短波段的光电转换能力受UV辐照影响较大,且暗退火工艺对其有一定的修复作用。
正面盖有光伏镀膜玻璃受UV辐照后的各项电性能参数变化趋势
在正面盖有光伏镀膜玻璃的情况下,UV辐照对TOPCon太阳能电池的电性能影响较小,且C太阳能电池的光电转换效率在UV辐照后基本保持不变。
A和B太阳能电池的光电转换效率在UV辐照后略有衰减,但幅度较小,表明光伏镀膜玻璃能有效阻挡大部分UV辐照,降低其对太阳能电池电性能的不利影响。
填充因子的衰减是导致光电转换效率衰减的主要原因,但C太阳能电池的填充因子衰减幅度最小,进一步验证了其抗UV辐照能力较强。
TOPCon太阳能电池的抗UV辐照方式分析
不同SiNx层折射率时,电池电性能随UV辐照总量的变化量
在AlOx层厚度保持不变的情况下,随着SiNx层折射率的增加,TOPCon太阳能电池的电性能衰减幅度逐渐减小。
当SiNx层折射率为2.20时,TOPCon太阳能电池的光电转换效率、短路电流、开路电压和填充因子的衰减幅度均最小,表明其抗UV辐照能力较强。
SiNx层折射率的增加有助于提升TOPCon太阳能电池的抗UV辐照能力,减少电性能的衰减。
不同AlOx层厚度时,电池电性能随UV辐照总量的变化量
在SiNx层折射率保持不变的情况下,随着AlOx层厚度的增加,TOPCon太阳能电池的电性能衰减幅度逐渐减小。
当AlOx层厚度为4.8 nm时,TOPCon太阳能电池的光电转换效率、短路电流、开路电压和填充因子的衰减幅度均最小,且填充因子有所增大,表明其抗UV辐照能力较强。
增加AlOx层厚度有助于提升TOPCon太阳能电池的抗UV辐照能力,减少电性能的衰减。
本研究通过对TOPCon太阳能电池在不同UV辐照条件下的电性能衰减特性进行深入分析,揭示了太阳能电池正面和背面在UV辐照下的衰减机理差异,并提出了有效的抗UV辐照策略。实验结果表明,UV辐照对太阳能电池正面的影响更为显著,而通过提高SiNx层的折射率和增加AlOx层的厚度,可以显著提升TOPCon太阳能电池的抗UV辐照能力,减少光电转换效率的衰减。
联系电话:400 008 6690
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,模拟太阳能光中的紫外部分,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能够精确控制UV辐照的强度和时间,确保实验数据的准确性和可重复性。通过美能复合紫外老化试验箱的测试,我们能够更全面地评估TOPCon太阳能电池在不同UV辐照条件下的性能表现,为优化太阳能电池的抗UV辐照能力提供了重要的实验依据。
原文出处:TOPCon 太阳电池的 UV辐照衰减特性及抗 UV 辐照方式研究
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