工業(yè)級PERC、SHJ與TOPCon太陽能電池的紫外線UVID穩(wěn)定性評估研究

現(xiàn)代電池架構(gòu)PERC、TOPCon和SHJ因依賴近乎完美的表面鈍化來提高效率，可能對紫外線誘導(dǎo)的降解（UVID）更敏感。UVID由能量大于3.4eV的高能光子引起，高能光子可通過多種機(jī)制降解太陽能電池，如直接破壞Si-H鍵、產(chǎn)生熱載流子等。

美能復(fù)合紫外老化試驗(yàn)箱進(jìn)行加速老化測試，該試驗(yàn)箱能夠提供280至400nm范圍內(nèi)的紫外光譜，模擬太陽光中的紫外部分，同時(shí)保持150至250W/㎡的輻照強(qiáng)度，以加速老化過程。

PERC、SHJ和TOPCon電池的UVID和LeTID實(shí)驗(yàn)

電池類型：PERC、SHJ和TOPCon三種太陽能電池（自研ISE和工業(yè)生產(chǎn)的電池）ISE-PERC電池：從上到下依次為SiNx/ n+-發(fā)射極/1Ωcm Cz-Si:B / AlOx / SiOxNy / SiNx，燒結(jié)溫度設(shè)為810°C

ISE-TOPCon電池：從上到下依次為SiNx / AlOx / p+發(fā)射極 / 1.1Ωcm Cz-Si:P / TOPCon鈍化堆棧 / AlOx / SiNx，燒結(jié)溫度設(shè)為800°C

其他電池組：除了ISE-PERC電池外，所有測試的電池組均為雙面電池UVID實(shí)驗(yàn)

將未封裝的電池直接暴露于UV-A和UV-B輻射下，最大劑量為60 kWh/m2，相當(dāng)于在AM 1.5G光譜下組件玻璃和UV阻隔封裝條件下近40年的連續(xù)UV輻射，實(shí)驗(yàn)溫度約為60°C。LeTID實(shí)驗(yàn)

對每組的五個(gè)電池進(jìn)行140°C和2倍太陽等效可見光輻射處理，以加速LeTID（光和高溫誘導(dǎo)降解）的測試。UVID（紫外線誘導(dǎo)降解）測試結(jié)果

正面暴露UVID測試過程中偽效率的變化情況

正面暴露（top）

SHJ 組：偽效率呈現(xiàn)下降趨勢，在最高紫外線劑量60 kWh/m2時(shí)，偽效率降低約3%rel。這表明紫外線照射對 SHJ 電池的正面有一定影響，導(dǎo)致其性能有所下降。

TOPCon 組（工業(yè)）：穩(wěn)定性較高，在整個(gè)紫外線照射過程中，偽效率損失始終低于1%rel，顯示出該組電池對正面紫外線照射具有較強(qiáng)的抵抗能力。

TOPCon 組（ISE）：行為與工業(yè) TOPCon 組在正面暴露時(shí)相似，也表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。

PERC 組（工業(yè)）：不同制造商的電池表現(xiàn)出一定的差異，偽效率降解范圍從1%rel到3%rel不等。這說明不同制造商生產(chǎn)的 PERC 電池在正面紫外線照射下的穩(wěn)定性有所不同。

背面暴露UVID測試過程中偽效率的變化情況

背面暴露（bottom）

SHJ 組：偽效率下降幅度小于正面暴露，在最高紫外線劑量時(shí)，偽效率降低約1.5%rel，意味著 SHJ 電池的背面相對正面來說，對紫外線照射的敏感性稍低。

TOPCon 組（工業(yè)）：不僅沒有出現(xiàn)效率下降，反而有輕微改善。這可能是由于背面紫外線照射引發(fā)了某些有利于電池性能的過程，如可能是對 TOPCon 鈍化堆疊的額外光誘導(dǎo)激活。

TOPCon 組（ISE）：與正面暴露時(shí)不同，在背面暴露過程中出現(xiàn)明顯降解現(xiàn)象。

PERC 組（工業(yè)）：降解程度明顯小于正面暴露，整體偽效率降低幅度相對較小。正面UV暴露后的IQE對比

TOPCon和PERC電池在紫外線暴露前后IQE的變化UVID對短波長區(qū)域的影響較大：對于TOPCon和PERC電池，UVID主要影響短波長區(qū)域的IQE，導(dǎo)致在這些波長下的光電轉(zhuǎn)換效率下降。

PERC電池的UVID敏感性更高：與TOPCon電池相比，PERC電池在短波長區(qū)域的IQE下降幅度更大，表明PERC電池對UVID的敏感性更高，可能需要進(jìn)一步優(yōu)化其表面鈍化層的結(jié)構(gòu)和材料，以提高其在UVID條件下的穩(wěn)定性。

盡管不同技術(shù)的電池在穩(wěn)定性上存在差異，但整體上工業(yè)電池的效率降解程度處于適度范圍，有力地反駁了現(xiàn)代電池架構(gòu)因表面鈍化而必然對UVID高度敏感的觀點(diǎn)。深入剖析在組件集成環(huán)境下的UVID機(jī)制，通過優(yōu)化加工細(xì)節(jié)、探索新型材料和改進(jìn)制造工藝，有望進(jìn)一步提升太陽能電池的紫外線穩(wěn)定性。美能復(fù)合紫外老化試驗(yàn)箱

美能復(fù)合紫外老化試驗(yàn)箱進(jìn)行加速老化測試，該試驗(yàn)箱能夠提供280至400nm范圍內(nèi)的紫外光譜，模擬太陽光中的紫外部分，同時(shí)保持150至250W/㎡的輻照強(qiáng)度，以加速老化過程。

• 輻照強(qiáng)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(fù)合紫外老化試驗(yàn)箱以其精確的UV輻射控制和模擬環(huán)境，為電池的UVID測試提供了可靠的實(shí)驗(yàn)條件，確保了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，為推動太陽能電池技術(shù)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

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

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