Nghiên cứu PIP mới nhất: Sự tiến hóa hóa học và suy thoái điện của pin mặt trời TOPCon dưới tác động của tia UV
Mục lục
Bối cảnh nghiên cứu
TOPCon đã trở thành một trong những công nghệ chủ đạo trong ngành công nghiệp quang điện silicon tinh thể. Tuy nhiên, hiệu suất cao không tự động đồng nghĩa với độ ổn định lâu dài. Sự khác biệt trong suy thoái do tia cực tím (UVID) đã được báo cáo trên một số cấu trúc pin mặt trời. Pin TOPCon, PERC và HJT đều có thể bị ảnh hưởng, nhưng vị trí suy thoái và cơ chế chi phối không hoàn toàn giống nhau.
Các cuộc thảo luận trước đây về suy thoái UV thường tập trung vào các photon năng lượng cao phá vỡ liên kết Si-H, sau đó giải phóng hydro và thay đổi khả năng thụ động bề mặt. Phổ tử ngoại trong môi trường mô-đun PV thực tế không chỉ giới hạn ở một bước sóng. Bề mặt phía trước được chiếu sáng cũng chứa một số vùng liên kết, bao gồm SiNx, Al2O3, lớp phát boron và các tiếp xúc kim loại. Do đó, các tác giả cho rằng suy thoái UV trong pin TOPCon không nên chỉ được nghiên cứu thông qua hành vi của hydro. Sự di chuyển oxy và các bề mặt tiếp xúc cũng quan trọng.
Một chi tiết dễ bị bỏ qua. Kính mô-đun thường lọc hầu hết bức xạ UVB, nhưng nó không bảo vệ hoàn toàn bề mặt pin được chiếu sáng khỏi tiếp xúc với tia cực tím. Phổ được thảo luận trong bài báo chủ yếu là UVA nhưng vẫn chứa khoảng 11% UVB. Các tác giả đã sử dụng các mẫu không được bọc kín. Do đó, thí nghiệm không tương đương với quá trình lão hóa ngoài trời của một mô-đun hoàn chỉnh, nhưng nó giúp khuếch đại và tách biệt các vùng nhạy cảm với UV trên bề mặt phía trước của pin.
Bài báo này nên được đọc như một nghiên cứu về cơ chế hỏng hóc hơn là một nghiên cứu chứng nhận tuổi thọ mô-đun. Mức suy hao hiệu suất tương đối 6,72% sau UV60 không nên được chuyển đổi trực tiếp thành mức suy hao công suất mô-đun ngoài trời dự kiến. Điểm quan trọng hơn là cách các tác giả sử dụng các phương pháp đặc trưng khác nhau để kết nối tổn thương thụ động bề mặt trước, oxy hóa giao diện và suy thoái tiếp xúc kim loại.
Phương pháp thực nghiệm
Nghiên cứu sử dụng các tế bào TOPCon cắt nửa thương mại có kích thước 182 mm × 105 mm. Các tế bào được làm từ silicon đơn tinh thể Czochralski loại n có điện trở suất khoảng 1,0 Ω·cm và độ dày đế khoảng 130 μm. Để so sánh khả năng chống UV của cấu trúc phía trước và phía sau, các nhà nghiên cứu cũng chuẩn bị các mẫu bề mặt trước đối xứng và các mẫu bề mặt sau đối xứng.
Cấu trúc phía trước bao gồm SiNx/Al2O3. Cấu trúc phía sau bao gồm SiOx/n+ poly-Si/Al2O3/SiNx. Các độ dày màng chính được báo cáo trong bài báo được liệt kê dưới đây.
| Cấu trúc hoặc vật liệu | Thông số kỹ thuật được báo cáo |
|---|---|
| Kích thước tế bào TOPCon thương mại | 182 mm × 105 mm |
| Đế silicon | Silicon đơn tinh thể Cz loại n |
| Điện trở suất đế | Khoảng 1,0 Ω·cm |
| Độ dày đế | Khoảng 130 μm |
| Độ dày SiOx | Khoảng 1,5 nm |
| Độ dày n+ poly-Si | Khoảng 120 nm |
| Độ dày Al2O3 | Khoảng 5 nm |
| Độ dày SiNx | Khoảng 80 nm |
Các nhà nghiên cứu đã so sánh thời gian sống của hạt tải thiểu số, điện áp mạch hở ngụ ý và J0 trước và sau khi chiếu xạ để đánh giá độ ổn định thụ động. Phép đo khối phổ ion thứ cấp thời gian bay (ToF-SIMS) được sử dụng để theo dõi phân bố độ sâu của hydro và oxy. Phép đo phổ quang điện tử tia X (XPS) phân tích độ sâu được áp dụng để phân tích trạng thái hóa học của N 1s, O 1s, Al 2p và Si 2p. Các phép đo EQE, TLM và I-V sau đó kết nối các thay đổi màng mỏng với tổn thất điện ở cấp độ tế bào.
Sức mạnh của thiết kế thí nghiệm này nằm ở việc sử dụng kết hợp các tế bào hoàn chỉnh và cấu trúc đối xứng. Các tế bào hoàn chỉnh cho thấy hiệu suất, Voc, Jsc, hệ số lấp đầy và điện trở tiếp xúc thay đổi như thế nào. Các mẫu đối xứng phía trước và phía sau giảm nhiễu từ phần còn lại của cấu trúc tế bào, giúp dễ dàng xác định mặt thụ động nào nhạy cảm hơn với tia UV.
Hình 1: Sơ đồ của tế bào TOPCon, cấu trúc đối xứng bề mặt trước và cấu trúc đối xứng bề mặt sau. Các mẫu đối xứng cho phép so sánh riêng biệt khả năng chống UV của lớp xếp chồng SiNx/Al2O3 phía trước và tiếp xúc thụ động poly-Si phía sau.
Các điều kiện tiếp xúc UV cũng cần được xem xét riêng. Nghiên cứu sử dụng cường độ tia cực tím 300 W/m², nhiệt độ 60°C, độ ẩm tương đối 30% và liều tích lũy tối đa 60 kWh/m². Phổ tập trung chủ yếu trong dải UVA, với một thành phần UVB nhỏ hơn. Điều này tập trung hơn so với tiếp xúc ngoài trời thông thường và phù hợp để tăng tốc các thay đổi hóa học có thể quan sát được trên bề mặt trước trong môi trường phòng thí nghiệm.
| Thông số thử nghiệm UV | Điều kiện thử nghiệm |
|---|---|
| Cường độ UV | 300 W/m² |
| Nhiệt độ | 60°C |
| Độ ẩm tương đối | 30% |
| Liều UV tối đa | 60 kWh/m² |
| Vùng phổ chính | UVA |
| Hàm lượng UVB | Khoảng 11% |
| Tình trạng mẫu | Không được đóng gói |
Hình 2: Phổ tử ngoại được sử dụng trong thí nghiệm. Phổ chủ yếu là UVA và chứa một thành phần UVB nhỏ hơn, cho phép quan sát tác động của các photon năng lượng cao hơn lên các lớp thụ động phía trước.
Kết quả và Thảo luận
Cấu trúc phía trước rõ ràng nhạy cảm với UV hơn cấu trúc phía sau
Hình 3 cung cấp sự so sánh trực tiếp nhất giữa hai cấu trúc. Cấu trúc đối xứng phía sau chỉ cho thấy những thay đổi nhỏ sau UV60. Cấu trúc đối xứng phía trước tiếp tục suy giảm khi liều UV tăng. Theo bài báo, tuổi thọ trung bình của các mẫu phía trước giảm từ 2895,6 μs xuống 1552,8 μs. Điện áp hở mạch ngụ ý giảm từ 735,5 mV xuống 715,2 mV. J0 một phía tăng lên 18,4 fA/cm², gấp khoảng ba lần giá trị ban đầu.
Các kết quả này chỉ ra rằng vấn đề chính dưới UV60 không phải là sự mất ổn định của tiếp xúc thụ động poly-Si phía sau TOPCon. Đó là sự suy giảm chất lượng thụ động trong cấu trúc SiNx/Al2O3 phía trước được chiếu sáng. Các tác giả cho rằng sự ổn định tương đối của phía sau là do sự hấp thụ tia UV bởi lớp poly-Si dày 120 nm. Đây là một cơ chế hợp lý dựa trên cấu trúc và đặc tính hấp thụ quang học của nó, mặc dù nó vẫn là một diễn giải ở mức cơ chế.
Ba tham số hỗ trợ cùng một kết luận từ các hướng khác nhau. Thời gian sống thấp hơn và iVoc thấp hơn chỉ ra sự tái hợp bề mặt mạnh hơn. Sự gia tăng J0 cung cấp bằng chứng trực tiếp hơn về dòng tái hợp tăng lên. Các tác giả không chỉ dựa vào một chỉ số duy nhất. Thời gian sống, điện áp và dòng tái hợp đều cho thấy sự suy giảm của cấu trúc phía trước, trong khi các đường cong màu xanh lá cây đại diện cho cấu trúc phía sau vẫn ổn định phần lớn.
Hình 3: Sự thay đổi về thời gian sống, điện áp mạch hở ẩn và J0 cho cấu trúc phía trước và phía sau dưới tác động của tia UV. Các đường cong màu đỏ của cấu trúc phía trước cho thấy sự suy giảm lớn hơn, xác định lớp thụ động SiNx/Al2O3 được chiếu sáng là điểm yếu chính.
ToF-SIMS Cho Thấy Sự Phân Bố Lại Của Cả Hydro và Oxy
Các hồ sơ độ sâu ToF-SIMS cho thấy sự suy giảm bề mặt phía trước không chỉ do một nguyên tố gây ra. Trong Hình 4a, nồng độ hydro tăng lên sau UV60, đặc biệt là trong lớp SiNx. Các tác giả cho rằng điều này có thể không chỉ do sự phá vỡ các liên kết Si-H thường được thảo luận mà còn do sự phá vỡ các liên kết N-H bên trong SiNx.
Hình 4b cho thấy sự phân bố oxy cũng thay đổi. Nồng độ oxy trong lớp Al2O3 giảm nhẹ, trong khi nó tăng lên gần các giao diện SiNx/Al2O3 và Al2O3/Si. Các tác giả giải thích điều này là kết quả của sự phá vỡ liên kết Al-O trong Al2O3, sau đó là sự khuếch tán của oxy được giải phóng về phía lớp SiNx và bề mặt silicon.
Điểm mấu chốt không chỉ đơn giản là có nhiều oxy hơn. Oxy đang rời khỏi mạng tinh thể hoặc môi trường liên kết ban đầu của nó và thay đổi trạng thái hóa học của các giao diện.
Vị trí của mỗi thay đổi đường cong là quan trọng. Tín hiệu hydro mạnh hơn trong vùng SiNx cho thấy màng thụ động phía trên tham gia trực tiếp vào phản ứng. Sự thay đổi oxy gần các giao diện chỉ ra sự không ổn định hóa học giữa Al2O3 và các lớp liền kề. Tổng hợp lại, các kết quả này giúp giải thích tại sao sự suy giảm bề mặt phía trước ảnh hưởng đến cả chất lượng thụ động và đầu ra điện cuối cùng.
Hình 4: Phân bố độ sâu ToF-SIMS của hydro và oxy trước và sau UV60. Hydro tăng trong lớp thụ động hóa, trong khi oxy được phân bố lại gần các bề mặt tiếp xúc, cung cấp manh mối cho các thay đổi liên kết hóa học sau đó được xác định bằng XPS.
XPS Kết Nối Sự Phá Vỡ Liên Kết N-H, Các Lỗ Trống Oxy, và Sự Gia Tăng Al-OH
Phổ XPS N 1s đã khớp cho thấy tỷ lệ liên kết N-H tại bề mặt tiếp xúc SiNx/Al2O3 giảm từ 9,64% xuống 5,97%. Điều này ủng hộ kết luận của các tác giả rằng liên kết N-H cũng tham gia vào quá trình giải phóng hydro. Đồng thời, tín hiệu N-H tăng gần bề mặt SiNx, cho thấy một phần hydro được giải phóng có thể di chuyển về phía vùng SiNx và hình thành liên kết mới ở đó.
Các thay đổi O 1s là một trong những phần đặc biệt hơn của nghiên cứu. Các tác giả đã tách tín hiệu O 1s thành oxy mạng tinh thể, các thành phần liên quan đến lỗ trống oxy và oxy hấp phụ bề mặt. Sau UV60, tỷ lệ các đỉnh liên quan đến lỗ trống oxy tăng lên ở cả bề mặt tiếp xúc SiNx/Al2O3 và Al2O3/Si. Điều này cho thấy chất lượng màng Al2O3 bị suy giảm.
Bằng chứng mở rộng cơ chế suy thoái vượt ra ngoài sự mất thụ động hóa do hydro gây ra. Sự suy thoái liên quan đến hydro và oxy dường như hoạt động cùng nhau, làm tăng tái hợp bề mặt phía trước.
ToF-SIMS và XPS cung cấp các loại thông tin khác nhau. ToF-SIMS phù hợp hơn để hiển thị vị trí phân bố các nguyên tố qua độ sâu của lớp màng. XPS giúp xác định trạng thái hóa học của các nguyên tố đó. Việc khớp N-Si và N-H trong phổ N 1s, cùng với các thành phần liên quan đến oxy mạng tinh thể và lỗ trống oxy trong phổ O 1s, đưa phân tích từ vị trí nguyên tố sang các thay đổi trong liên kết hóa học.
Các tác giả chỉ ra rằng liên kết Al-O có năng lượng liên kết tương đối cao trong Al2O3 tinh thể lý tưởng. Tuy nhiên, các màng thụ động hóa pin mặt trời thực tế thường là vô định hình. Các ion nhôm không phối trí đầy đủ và lỗ trống oxy có thể hạ thấp rào cản năng lượng cục bộ cho việc phá vỡ liên kết. Vì lý do này, ngay cả các photon ở bước sóng dài nhất của thí nghiệm là 400 nm, tương ứng với khoảng 3,1 eV, cũng có thể kích hoạt các thay đổi cấu trúc liên quan đến Al-O trong môi trường giàu khuyết tật. Giải thích này liên kết trực tiếp các khuyết tật màng mỏng với độ nhạy UV.
Hình 5: Phổ XPS N 1s và O 1s đã khớp. Các thay đổi trong liên kết N-H tương ứng với sự giải phóng và di chuyển hydro. Thành phần liên quan đến lỗ trống oxy tăng lên trong phổ O 1s cho thấy chất lượng thụ động hóa Al2O3 đang suy giảm.
Al2O3 Không Phải Là Một Người Đứng Yên Hoàn Toàn Ổn Định
Hình 7 tiếp tục theo dõi Al 2p và Si 2p tại giao diện Al2O3/Si. Sau UV60, tỷ lệ gán cho thành phần Al2O3 giảm từ 69,99% xuống 60,36%, trong khi Al-OH tăng từ 30,01% lên 39,64%. Điều này cho thấy sự chuyển đổi rõ ràng của các cấu trúc liên quan đến Al-O dưới tác động của tia cực tím.
Kết quả Si 2p cho thấy sự xuất hiện và gia tăng của Si2+ sau UV60, trong khi các thành phần liên quan đến Si, Si3+ và Si4+ giảm. Dựa trên các kết quả này, các tác giả đề xuất rằng oxy tự do khuếch tán về phía giao diện Al2O3/Si có thể oxy hóa silicon trong khi các lỗ trống oxy hình thành trong lớp Al2O3. Phổ XPS hỗ trợ giải thích này, mặc dù vẫn cần đặc tính trực tiếp tại chỗ để xác nhận con đường phản ứng chính xác.
Phát hiện này quan trọng đối với độ tin cậy của bề mặt trước TOPCon. Al2O3 được thiết kế để cung cấp sự thụ động hiệu ứng trường và ổn định giao diện. Một khi các cấu trúc liên quan đến Al-O bắt đầu chuyển đổi thành Al-OH, kèm theo nồng độ lỗ trống oxy cao hơn, màng không còn chỉ là lớp bảo vệ. Nó có thể trở thành một phần của phản ứng suy thoái. Những thay đổi trong trạng thái oxy hóa silicon cũng chỉ ra rằng hóa học giao diện đã bị thay đổi.
Hình 6: Những thay đổi trong phổ XPS Al 2p và Si 2p tại giao diện Al2O3/Si. Sự chuyển đổi các cấu trúc liên quan đến Al2O3 thành Al-OH và những thay đổi trong trạng thái oxy hóa silicon cho thấy các phản ứng liên quan đến oxy tham gia vào sự suy thoái bề mặt trước.
Tổn thất điện cuối cùng xuất hiện ở Voc và Hệ số lấp đầy
Khi trạng thái hóa học của lớp phủ thụ động thay đổi, các hiệu ứng điện ở cấp độ tế bào trở nên rõ ràng. Trong Hình 8, EQE phần lớn ổn định ở dải bước sóng trung và dài nhưng giảm dưới 500 nm. Độ phản xạ hầu như không thay đổi. Điều này cho thấy sự mất mát đáp ứng bước sóng ngắn chủ yếu do tái hợp bề mặt trước mạnh hơn chứ không phải do sự suy giảm đột ngột trong kết cấu, hiệu suất chống phản xạ hoặc hấp thụ quang học.
Hình 7: Đường cong EQE và độ phản xạ trước và sau UV60. Độ phản xạ gần như ổn định trong khi EQE bước sóng ngắn giảm, cho thấy sự mất mát đáp ứng dòng điện chủ yếu liên quan đến tăng tái hợp bề mặt trước.
Sự suy giảm EQE bước sóng ngắn phù hợp với sự gia tăng J0 trước đó. Ánh sáng bước sóng ngắn được hấp thụ gần bề mặt trước của tế bào. Nếu quá trình thụ động hóa bề mặt trước bị hỏng, các hạt tải điện sinh ra trong vùng này có nhiều khả năng tái hợp trước khi thu gom. Do đó, sự mất mát xuất hiện đầu tiên trong dải EQE bước sóng ngắn. Ánh sáng bước sóng trung bình và dài xuyên sâu hơn vào khối hoặc về phía mặt sau, vì vậy các thay đổi đáp ứng tương ứng nhỏ hơn.
Các phép đo TLM cho thấy điện trở suất tiếp xúc phía trước tăng gần như tuyến tính với liều UV. Sau UV60, nó đạt 4,1 mΩ·cm², gấp khoảng 8,6 lần giá trị ban đầu. Các tác giả cho rằng hydro tự do, oxy tự do và các gốc phản ứng được tạo ra trong quá trình tiếp xúc UV có thể tham gia vào các phản ứng tại giao diện điện cực kim loại, làm tăng điện trở tiếp xúc. Giải thích này phù hợp với các phép đo điện trở, mặc dù các sản phẩm phản ứng chính xác tại giao diện điện cực vẫn cần thêm bằng chứng hóa học trực tiếp.
Hình 8: Điện trở suất tiếp xúc phía trước tăng theo liều UV. Sau UV60, điện trở suất tiếp xúc gấp khoảng 8,6 lần giá trị ban đầu, trở thành yếu tố đóng góp quan trọng vào sự mất mát hệ số lấp đầy.
Sự suy giảm tương đối cuối cùng của các thông số tế bào được báo cáo như sau.
| Thông số tế bào | Suy giảm tương đối sau UV60 |
|---|---|
| Voc | 3.46% |
| Jsc | 0.64% |
| Hệ số lấp đầy | 2.82% |
| Hiệu suất | 6.72% |
| Front contact resistivity | 4,1 mΩ·cm², gấp khoảng 8,6 lần giá trị ban đầu |
Kết luận điện trung tâm rất rõ ràng. Dưới UV60, các tổn thất chính của TOPCon không đến từ sự giảm dòng điện. Chúng đến từ sự mất Voc do suy giảm thụ động hóa bề mặt trước và mất hệ số lấp đầy liên quan đến tăng điện trở tiếp xúc phía trước.
Điều này cũng giải thích tại sao chỉ nhìn vào Jsc có thể đánh giá thấp rủi ro suy giảm UV. EQE bước sóng ngắn thay đổi, nhưng tổng Jsc chỉ giảm 0,64%. Các vấn đề tái hợp và tiếp xúc tạo ra sự mất hiệu suất lớn hơn. Trong các tế bào TOPCon hiệu suất cao, Voc và hệ số lấp đầy rất nhạy cảm với chất lượng giao diện, điều kiện thụ động hóa và hiệu suất tiếp xúc kim loại. Các thông số này có thể bộc lộ điểm yếu về độ tin cậy sớm hơn Jsc.
Hình 9: Suy giảm tương đối của Voc, Jsc, hệ số lấp đầy và hiệu suất dưới UV60. Hiệu suất giảm 6,72%, chủ yếu do mất Voc và hệ số lấp đầy, trong khi thay đổi Jsc vẫn tương đối nhỏ.
Đánh giá Cơ chế và Ứng dụng
Cơ chế đề xuất có thể được tóm tắt như sau: Tiếp xúc UV làm thay đổi trạng thái liên kết trong cấu trúc SiNx/Al2O3 phía trước. Các liên kết Si-H và N-H bị phá vỡ và giải phóng hydro. Các cấu trúc liên quan đến Al-O bị biến đổi và hình thành các lỗ trống oxy. Oxy tự do di chuyển về phía các bề mặt tiếp xúc, tái hợp bề mặt phía trước tăng lên và các phản ứng điện hóa xung quanh vùng tiếp xúc có thể làm tăng điện trở tiếp xúc phía trước.
Kết quả về thời gian sống, iVoc, J0, EQE, TLM và I-V cung cấp hỗ trợ trực tiếp cho sự suy giảm điện. ToF-SIMS và XPS hỗ trợ sự di chuyển của hydro và oxy cũng như những thay đổi liên quan trong liên kết hóa học. Việc giải thích về giao diện điện cực kim loại cần thận trọng hơn. Bài báo chủ yếu suy luận cơ chế này từ điện trở tiếp xúc cao hơn và các phát hiện trong các nghiên cứu trước đó. Cần có các phép đo phân bố nguyên tố, trạng thái hóa học hoặc phân tích mặt cắt ngang của giao diện điện cực để xác nhận mạnh mẽ hơn.
Đối với sản xuất công nghiệp, bài báo là một lời nhắc nhở rằng độ tin cậy UV của TOPCon không thể chỉ được đánh giá thông qua hiệu suất pin ban đầu. Một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu suất năng lượng dài hạn:
Chất lượng vật liệu của lớp thụ động SiNx/Al2O3 phía trước
Nồng độ hydro và độ ổn định của các liên kết Si-H và N-H
Nồng độ lỗ trống oxy trong lớp Al2O3
Độ ổn định của giao diện tiếp xúc kim loại
Lọc UVA và UVB bởi kính module và chất bao bọc
Tương tác giữa tiếp xúc tia cực tím, độ ẩm, nhiệt, ứng suất cơ học và điện trường
Khi nghiên cứu này được xem xét ở cấp độ module, phổ thực tế đến được pin sẽ được lọc lại bởi kính và màng bao bọc. Độ ẩm, ứng suất nhiệt và điện trường cũng sẽ tham gia vào quá trình lão hóa. Do đó, các cơ chế được báo cáo trong bài báo hữu ích hơn như là hướng dẫn cho tối ưu hóa vật liệu và quy trình hơn là thay thế cho thử nghiệm IEC hoặc dữ liệu thực địa ngoài trời dài hạn.
Một bước tiếp theo có giá trị là đánh giá các pin chưa được bao bọc, mini-module đã bao bọc và module tiếp xúc ngoài trời trong cùng một khung xác thực. Điều đó sẽ giúp dễ dàng xác định những thay đổi hóa học nào vẫn quan trọng sau khi lọc phổ thực tế và kết hợp môi trường.
Các hướng tối ưu hóa quy trình khả thi bao gồm:
Giảm các nguồn hydro không ổn định trong lớp SiNx/Al2O3 phía trước
Cải thiện mạng lưới Al2O3 vô định hình và kiểm soát các lỗ trống oxy
Tối ưu hóa điều kiện đốt và kim loại hóa để cải thiện độ ổn định của bề mặt tiếp xúc
Cải thiện khả năng chống lại các phản ứng liên quan đến oxy hóa xung quanh tiếp xúc kim loại phía trước
Lựa chọn vật liệu đóng gói giúp giảm tác động trực tiếp của tia UV năng lượng cao lên bề mặt tế bào
Bài báo không đưa ra giải pháp hoàn chỉnh. Nó xác định rõ hơn ranh giới của vấn đề và chỉ ra rằng cần xem xét đồng thời quá trình thụ động bề mặt trước và kỹ thuật tiếp xúc.
Kết luận nghiên cứu: Những gì cần giải quyết tiếp theo
Thông qua các thử nghiệm phơi nhiễm UV60, các tác giả cho thấy cấu trúc SiNx/Al2O3 phía trước của tế bào TOPCon dễ bị suy thoái do tia cực tím hơn so với tiếp xúc thụ động poly-Si phía sau. Sự suy thoái không phải do một yếu tố riêng lẻ gây ra. Các quá trình liên quan đến hydro, oxy và tăng điện trở tiếp xúc phía trước đều góp phần.
Tầm quan trọng của công trình này nằm ở việc mở rộng giải thích về suy thoái UV của TOPCon ra ngoài việc chỉ phá vỡ liên kết Si-H. Nó đưa ra một khuôn khổ rộng hơn về sự tiến hóa hóa học bề mặt trước. Để giảm nguy cơ UVID, có thể cần tối ưu hóa phối hợp lớp thụ động phía trước, các lỗ trống oxy tại bề mặt, quản lý hydro, tiếp xúc kim loại và lọc UV bằng bao bọc mô-đun. Điều chỉnh chỉ một tham số màng có thể không đủ.
Các hạn chế cần được làm rõ. Các mẫu thử không được bao bọc dưới điều kiện UV được báo cáo, và một phần cơ chế suy thoái tiếp xúc kim loại được đề xuất vẫn còn suy luận. Cách diễn giải thận trọng nhất là bài báo chứng minh mối quan hệ rõ ràng giữa sự tiến hóa thành phần hóa học và suy thoái điện trên bề mặt trước của TOPCon dưới tác động của UV. Nó cũng cung cấp các mục tiêu cụ thể cho các nghiên cứu trong tương lai về độ tin cậy lâu dài sau khi bao bọc.
Tài liệu tham khảo
Lou, X., Yang, N., Fu, Z., Chen, D., Chen, Y., & Verlinden, P. J. (2026). Chemical composition evolution and electrical performance degradation of TOPCon solar cells under UV exposure. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 1–9.
Quan điểm của Ooitech
Thông điệp thực tế rất đơn giản: thụ động phía trước và kim loại hóa nên được coi là một hệ thống độ tin cậy, không phải là các bước quy trình riêng biệt. Một Voc ban đầu ổn định là chưa đủ nếu tia UV có thể thay đổi hóa học Al2O3 và tăng dần điện trở tiếp xúc phía trước. Việc xác nhận trong tương lai nên kết nối thử nghiệm UV ở cấp độ tế bào với thử nghiệm mô-đun nhỏ được bao bọc dưới phổ kính và vật liệu bao bọc thực tế.
