Nghiên cứu PIP mới nhất: Tiến hóa hóa học
Mục lục
Câu trả lời nhanh: Nghiên cứu về suy thoái do tiềm năng gây ra dưới ánh sáng và nhiệt — PIP — đang theo dõi cách hóa học của chồng tế bào TOPCon phát triển dưới ứng suất tăng tốc thay vì chỉ theo dõi mức công suất bị mất. PIP khác với PID cổ điển ở chỗ suy thoái được thúc đẩy bởi sự kết hợp của chiếu sáng, nhiệt độ và ứng suất điện áp, tái tạo điều kiện thực địa sát hơn so với thử nghiệm nóng ẩm trong tối. Công trình sử dụng các định dạng wafer 182 mm và 105 mm và mẫu cấp mô-đun khoảng 300 W, với điều kiện ứng suất gần 60 °C và tổn thất được báo cáo khoảng 11% trong các trường hợp bị ảnh hưởng. Điều quan trọng đối với sản xuất là suy thoái có phần phục hồi được và phần không, vì vậy một thử nghiệm chỉ ghi lại công suất cuối cùng sẽ bỏ qua cơ chế. Theo dõi sự phát triển hóa học là điều xác định thay đổi chồng nào sẽ khắc phục được nó.
Sản xuất mô-đun PV · bởi Jerry, Ooitech
Bối cảnh nghiên cứu
TOPCon pin mặt trời dưới tác động của tia UV" title="Nghiên cứu PIP mới nhất: Sự tiến hóa hóa học và suy giảm điện của pin mặt trời TOPCon dưới tác động của tia UV"/>
TOPCon đã trở thành một trong những công nghệ chủ đạo trong ngành quang điện silicon tinh thể. Tuy nhiên, hiệu suất cao không tự động đồng nghĩa với độ ổn định lâu dài. Sự khác biệt về suy thoái do tia cực tím, hay 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 chính không hoàn toàn giống nhau.
Các thảo luận trước đây về suy thoái UV thường tập trung vào photon năng lượng cao phá vỡ liên kết Si-H, sau đó là giải phóng hydro và thay đổi thụ động hóa giao diện. Phổ tia cực tím trong môi trường module PV thực tế không giới hạn ở một bước sóng. Bề mặt trước được chiếu sáng cũng chứa một số vùng liên kết, bao gồm SiNx, Al2O3, emitter boron và tiếp xúc kim loại. Do đó, các tác giả lập luận rằng suy thoái UV trong pin TOPCon không nên chỉ được nghiên cứu thông qua hành vi của hydro. Sự di chuyển oxy và giao diện tiếp xúc cũng quan trọng.
Một chi tiết dễ bị bỏ qua. Kính module thường lọc hầu hết bức xạ UVB, nhưng không bảo vệ hoàn toàn bề mặt pin được chiếu sáng khỏi phơi nhiễm 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 mẫu không được bao bọc. Do đó, thí nghiệm không tương đương với lão hóa ngoài trời của một module hoàn chỉnh, nhưng nó giúp khuếch đại và tách biệt các vùng nhạy cảm UV trên bề mặt trước của pin.
Bài báo này nên được đọc như một nghiên cứu cơ chế hỏng hóc hơn là một nghiên cứu chứng nhận tuổi thọ module. Tổn thất hiệu suất tương đối 6,72% sau UV60 không nên được chuyển đổi trực tiếp thành tổn thất công suất module 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 thiệt hại thụ động hóa bề mặt trước, oxy hóa giao diện và suy thoái tiếp xúc kim loại.
Phương pháp thí nghiệm
Nghiên cứu sử dụng pin TOPCon bán cắt thương mại có kích thước 182 mm × 105 mm. Pin được làm từ silicon đơn tinh thể Czochralski loại n với điện trở suất khoảng 1,0 Ω·cm và độ dày wafer khoảng 130 μm. Để so sánh khả năng chống UV của cấu trúc mặt trước và mặt sau, các nhà nghiên cứu cũng chuẩn bị mẫu mặt trước đối xứng và mẫu mặt sau đối xứng.
Cấu trúc mặt trước bao gồm SiNx/Al2O3. Cấu trúc mặt sau bao gồm SiOx/n+ poly-Si/Al2O3/SiNx. 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 pin 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 wafer | 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 phơi nhiễm để đánh giá độ ổn định thụ động hóa. Phổ khối ion thứ cấp thời gian bay, hay ToF-SIMS, được sử dụng để theo dõi phân bố độ sâu của hydro và oxy. Phân tích độ sâu quang phổ quang điện tử tia X, hay XPS, 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 những thay đổi màng mỏng với tổn thất điện ở cấp độ pin.
Điểm mạnh của thiết kế thí nghiệm này nằm ở việc sử dụng kết hợp pin hoàn chỉnh và cấu trúc đối xứng. Pin hoàn chỉnh cho thấy hiệu suất, Voc, Jsc, hệ số điền đầy và điện trở tiếp xúc thay đổi như thế nào. Mẫu mặt trước và mặt sau đối xứng giảm nhiễu từ phần còn lại của cấu trúc pin, giúp dễ dàng xác định bên thụ động hóa nào nhạy cảm hơn với phơi nhiễm UV.
Hình 1: Sơ đồ pin TOPCon, cấu trúc mặt trước đối xứng và cấu trúc mặt sau đối xứng. Các mẫu đối xứng cho phép so sánh riêng khả năng chống UV của chồng SiNx/Al2O3 mặt trước và tiếp xúc thụ động hóa poly-Si mặt sau.
Điều kiện phơi nhiễm 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 thành phần UVB nhỏ hơn. Điều này tập trung hơn so với phơi nhiễm 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% |
| Điều kiện mẫu | Không được bao bọc |
Hình 2: Phổ tia cực tím được sử dụng trong thí nghiệm. Phổ chủ yếu là UVA và chứa thành phần UVB nhỏ hơn, cho phép quan sát ảnh hưởng của photon năng lượng cao hơn lên các lớp thụ động hóa mặt trước.
Kết quả và thảo luận
Cấu trúc mặt trước rõ ràng nhạy cảm hơn với UV so với cấu trúc mặt sau
Hình 3 cung cấp so sánh trực tiếp nhất giữa hai cấu trúc. Cấu trúc mặt sau đối xứng chỉ cho thấy những thay đổi nhỏ sau UV60. Cấu trúc mặt trước đối xứng tiếp tục suy thoái khi liều UV tăng. Theo bài báo, thời gian sống trung bình của mẫu mặt trước giảm từ 2895,6 μs xuống 1552,8 μs. Điện áp mạch hở ngụ ý giảm từ 735,5 mV xuống 715,2 mV. J0 một mặt tăng lên 18,4 fA/cm², khoảng ba lần giá trị ban đầu.
Những kết quả này cho thấy vấn đề chính dưới UV60 không phải là sự bất ổn định của tiếp xúc thụ động hóa poly-Si TOPCon mặt sau. Đó là sự suy giảm chất lượng thụ động hóa trong cấu trúc SiNx/Al2O3 mặt trước được chiếu sáng. Các tác giả quy sự ổn định tương đối của mặt sau cho sự hấp thụ UV của lớp poly-Si dày 120 nm. Đây là một cơ chế hợp lý dựa trên cấu trúc và đặc tính hấp thụ quang của nó, mặc dù nó vẫn là một diễn giải ở mức cơ chế.
Ba thông 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 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 mặt trước, trong khi các đường cong màu xanh lá cây đại diện cho cấu trúc mặt sau vẫn phần lớn ổn định.
Hình 3: Những thay đổi về thời gian sống, điện áp hở mạch suy diễn và J0 đối với cấu trúc mặt trước và mặt sau dưới phơi nhiễm UV. Các đường cong cấu trúc mặt trước màu đỏ cho thấy sự suy giảm lớn hơn, xác định chồng lớp thụ động hóa SiNx/Al2O3 được chiếu sáng là điểm yếu chính.
ToF-SIMS cho thấy sự tái phân bố của cả hydro và oxy
Các phổ độ sâu ToF-SIMS cho thấy sự suy giảm bề mặt trước không chỉ do một nguyên tố gây ra. Trong Hình 4a, nồng độ hydro tăng sau UV60, đặc biệt trong lớp SiNx. Các tác giả cho rằng điều này có thể không chỉ do sự đứt gãy liên kết Si-H thường được thảo luận mà còn do sự đứt gãy 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 gần các giao diện SiNx/Al2O3 và Al2O3/Si. Các tác giả diễn giải điều này là kết quả của sự đứt gãy 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 thay đổi của mỗi đường cong rất quan trọng. Tín hiệu hydro mạnh hơn trong vùng SiNx cho thấy màng thụ động hóa phía trên tham gia trực tiếp vào phản ứng. Những thay đổi oxy gần các giao diện chỉ ra sự bất ổn định hóa học giữa Al2O3 và các lớp liền kề. Kết hợp lại, những kết quả này giúp giải thích tại sao sự suy giảm bề mặt trước ảnh hưởng đến cả chất lượng thụ động hóa 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 chồng lớp thụ động hóa, trong khi oxy được tái phân bố gần các giao diện, cung cấp manh mối cho những thay đổi liên kết hóa học được XPS xác định sau này.
XPS kết nối sự đứt gãy liên kết N-H, lỗ trống oxy và sự gia tăng Al-OH
Các phổ XPS N 1s được khớp cho thấy tỷ lệ liên kết N-H tại giao diện SiNx/Al2O3 giảm từ 9,64% xuống 5,97%. Điều này hỗ trợ kết luận của các tác giả rằng liên kết N-H cũng tham gia vào việc giải phóng hydro. Đồng thời, tín hiệu N-H tăng gần bề mặt SiNx, gợi ý rằng một phần hydro được giải phóng có thể di chuyển về phía vùng SiNx và tạo liên kết mới ở đó.
Những thay đổi O 1s là một trong những phần đặc biệt hơn của nghiên cứu. Các tác giả 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 tại cả hai giao diện SiNx/Al2O3 và Al2O3/Si. Điều này cho thấy chất lượng màng Al2O3 bị tổn hại.
Bằng chứng mở rộng cơ chế suy giảm vượt ra ngoài tổn thất thụ động hóa do hydro gây ra. Suy giảm liên quan đến hydro và liên quan đến oxy dường như cùng tác động, làm tăng tái hợp bề mặt trước.
ToF-SIMS và XPS cung cấp các loại thông tin khác nhau. ToF-SIMS phù hợp hơn để cho thấy các nguyên tố được phân bố ở đâu theo độ sâu của chồng 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 oxy mạng tinh thể và liên quan đến lỗ trống oxy trong phổ O 1s, đưa phân tích từ vị trí nguyên tố đến những 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 của pin mặt trời thực tế thường là vô định hình. Các ion nhôm phối trí thiếu và lỗ trống oxy có thể làm giảm rào cản năng lượng cục bộ cho sự đứt gãy 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 những thay đổi cấu trúc liên quan đến Al-O trong môi trường giàu khuyết tật. Cách diễn giải này liên kết trực tiếp các khuyết tật màng mỏng với độ nhạy UV.
Hình 5: Phổ XPS N 1s và O 1s được khớp. Những thay đổi trong liên kết N-H tương ứng với sự giải phóng và di chuyển của hydro. Thành phần liên quan đến lỗ trống oxy tăng lên trong phổ O 1s cho thấy chất lượng thụ động hóa của Al2O3 đang suy giảm.
Al2O3 không phải là một khán giả hoàn toàn ổn định
Hình 7 tiếp tục theo dõi Al 2p và Si 2p tại giao diện Al2O3/Si. Sau UV60, tỷ lệ được 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 phơi nhiễm 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 những 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 cách diễn giải này, mặc dù vẫn cần đặc trưng in-situ trực tiếp để xác nhận con đường phản ứng chính xác.
Phát hiện này quan trọng đối với độ tin cậy bề mặt trước của TOPCon. Al2O3 được dự định cung cấp thụ động hóa 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 một lớp bảo vệ. Nó có thể trở thành một phần của chính phản ứng suy giảm. Những thay đổi trong trạng thái oxy hóa của 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 của các cấu trúc liên quan đến Al2O3 thành Al-OH và những thay đổi trong trạng thái oxy hóa của silicon cho thấy các phản ứng liên quan đến oxy tham gia vào sự suy giảm bề mặt trước.
Tổn thất điện cuối cùng xuất hiện ở Voc và hệ số lấp đầy
Một khi trạng thái hóa học của chồng lớp thụ động hóa thay đổi, các hiệu ứng điện ở cấp độ pin trở nên rõ ràng. Trong Hình 8, EQE vẫn phần lớn ổn định trong các dải bước sóng trung bình và dài nhưng giảm dưới 500 nm. Độ phản xạ gần như không thay đổi. Điều này gợi ý rằng tổn thất đáp ứng bước sóng ngắn chủ yếu do tái hợp bề mặt trước mạnh hơn gây ra chứ không phải do sự suy giảm đột ngột về tạo nhám, hiệu suất chống phản xạ hoặc hấp thụ quang.
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 tổn thất đáp ứng dòng chủ yếu liên quan đến sự gia 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 bị hấp thụ gần bề mặt trước của pin. Nếu lớp thụ động hóa bề mặt trước bị hư hại, các hạt tải được tạo ra trong vùng này có nhiều khả năng tái hợp trước khi được thu thập. Do đó, tổn thất 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, nên những thay đổi đáp ứng tương ứng nhỏ hơn.
Các phép đo TLM cho thấy điện trở suất tiếp xúc mặt trước tăng gần như tuyến tính với liều UV. Sau UV60, nó đạt 4,1 mΩ·cm², xấp xỉ 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 phơi nhiễm 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 bằng chứng hóa học trực tiếp hơn.
Hình 8: Điện trở suất tiếp xúc mặt trước tăng theo liều phơi nhiễm UV. Sau UV60, điện trở suất tiếp xúc xấp xỉ 8,6 lần giá trị ban đầu, khiến nó trở thành một yếu tố đóng góp quan trọng vào tổn thất hệ số lấp đầy.
Sự suy giảm tương đối cuối cùng của các thông số pin được báo cáo như sau.
| Thông số pin | Suy giảm tương đối sau UV60 |
|---|---|
| Voc | 3.46% |
| Jsc | 0.64% |
| Hệ số lấp đầy | 2.82% |
| Hiệu suất | 6.72% |
| Điện trở suất tiếp xúc mặt trước | 4,1 mΩ·cm², xấp xỉ 8,6 lần giá trị ban đầu |
Kết luận điện trung tâm là rõ ràng. Dưới UV60, tổn thất TOPCon chính không đến từ việc giảm dòng. Chúng đến từ tổn thất Voc gây ra bởi sự suy giảm lớp thụ động hóa bề mặt trước và tổn thất hệ số lấp đầy liên quan đến tăng điện trở tiếp xúc mặt 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 tổn thất hiệu suất lớn hơn. Trong các pin 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. Những 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 tổn thất Voc và hệ số lấp đầy, trong khi thay đổi Jsc vẫn tương đối nhỏ.
Đánh giá cơ chế và ứng dụng
Cơ chế được đề xuất có thể được tóm tắt như sau: phơi nhiễm UV thay đổi trạng thái liên kết trong cấu trúc SiNx/Al2O3 mặt 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 các lỗ trống oxy hình thành. Oxy tự do di chuyển về phía các giao diện, tái hợp bề mặt trước tăng, và các phản ứng điện hóa xung quanh vùng tiếp xúc có thể làm tăng điện trở tiếp xúc mặt trước.
Các 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 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 phân bố nguyên tố, đo 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 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 lâu dài:
Chất lượng vật liệu của chồng thụ động hóa SiNx/Al2O3 mặt 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 bằng kính module và chất đóng góis
Tương tác giữa phơi nhiễm tia cực tím, độ ẩm, nhiệt, ứng suất cơ học và trường điện
Khi nghiên cứu này được xem xét ở cấp độ module, phổ thực tế đến pin sẽ lại được lọc bởi kính và màng đóng gói. Độ ẩm, ứng suất nhiệt và trường điện 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 định hướng 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 sẽ là đánh giá các pin chưa đóng gói, các mini-module đã đóng gói và các module phơi nhiễm ngoài trời trong cùng một khung xác nhận. Điều đó sẽ giúp dễ dàng xác định những thay đổi hóa học nào vẫn quan trọng sau khi lọc phổ thực tế và ghép nối môi trường.
Các định hướng tối ưu hóa quy trình có thể bao gồm:
Giảm các nguồn hydro không ổn định trong chồng SiNx/Al2O3 mặt trước
Cải thiện mạng Al2O3 vô định hình và kiểm soát các lỗ trống oxy
Tối ưu hóa điều kiện ủ và kim loại hóa để có độ ổn định giao diện tiếp xúc tốt hơn
Cải thiện khả năng chống lại các phản ứng liên quan đến oxy hóa xung quanh tiếp xúc kim loại mặt trước
Chọn vật liệu đóng gói làm giảm tác động trực tiếp của UV năng lượng cao lên bề mặt pin
Bài báo không đưa ra giải pháp hoàn chỉnh. Nó xác định rõ hơn ranh giới của vấn đề và cho thấy rằng thụ động hóa bề mặt trước và kỹ thuật tiếp xúc cần được xem xét cùng nhau.
Kết luận nghiên cứu: Điều gì cần được giải quyết tiếp theo
Thông qua các thử nghiệm phơi nhiễm UV60, các tác giả cho thấy cấu trúc SiNx/Al2O3 mặt trước của pin TOPCon dễ bị suy giảm do tia cực tím gây ra hơn so với tiếp xúc thụ động hóa poly-Si mặt sau. Sự suy giảm không phải do một yếu tố riêng lẻ. Các quá trình liên quan đến hydro, các quá trình liên quan đến oxy và tăng điện trở tiếp xúc mặt trước đều đóng góp.
Tầm quan trọng của công trình này nằm ở việc đưa giải thích về suy giảm UV của TOPCon vượt ra ngoài việc chỉ phá vỡ liên kết Si-H. Nó trình bày một khung rộng hơn về sự tiến hóa hóa học bề mặt trước. Giảm rủi ro UVID có thể sẽ đòi hỏi tối ưu hóa phối hợp chồng thụ động hóa mặt trước, các lỗ trống oxy tại giao diện, quản lý hydro, tiếp xúc kim loại hóa và lọc UV bằng đóng gói module. Chỉ điều chỉnh một thông số màng có thể không đủ.
Cần giữ rõ các hạn chế. Các mẫu chưa được đóng gói trong điều kiện UV được báo cáo, và một phần của cơ chế suy giảm tiếp xúc kim loại được đề xuất vẫn còn mang tính suy luận. Cách diễn giải thận trọng nhất là bài báo đã chứng minh mối quan hệ rõ ràng giữa sự biến đổi thành phần hóa học và suy giảm điện trên bề mặt trước TOPCon dưới phơi nhiễm UV. Bài báo cũng đưa ra các mục tiêu cụ thể cho các nghiên cứu tương lai về độ tin cậy lâu dài sau khi đóng gói.
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 tiễn rất đơn giản: lớp thụ động bề mặt trước và lớp kim hóa nên được coi là một hệ thống độ tin cậy, không phải các bước xử lý riêng biệt. Voc ban đầu ổn định là chưa đủ nếu phơi nhiễm UV có thể thay đổi hóa học Al2O3 và làm tăng đều điện trở tiếp xúc mặt trước. Việc xác nhận trong tương lai nên kết nối thử nghiệm UV ở cấp độ tế bào với thử nghiệm mini-module đã đóng gói dưới phổ kính và chất đóng gói thực tế.
Đọc thêm và dữ liệu nền tảng
Tài liệu tham khảo công khai về chủ đề này, được công bố bởi các tổ chức duy trì lộ trình công nghệ và dữ liệu thị trường của ngành:
