Źródło: ecogeneration.com.au
Eksperci konsekwentnie zwracają uwagę na wyzwania, przed którymi stoi technologia PERC wkrótce po instalacji, w odniesieniu do potencjalnych skutków degradacji. LONGi Solar pracuje nad rozwiązaniem problemu degradacji wywołanej światłem (LID) w ogniwach i modułach PERC, aby zapobiec problemom z degradacją i zaoferować moduły najlepszej jakości.
W ciągu ostatnich kilku lat uwagę wszystkich zwróciło inne zjawisko degradacji sprawności ogniw/modułów słonecznych: degradacja wywołana światłem i podwyższoną temperaturą (LeTID).
Uważa się, że LeTID jest spowodowany interakcją między zanieczyszczeniami metalowymi a wodorem w waflach. W przypadku płytek domieszkowanych galem łatwiej jest kontrolować LeTID w ogniwach słonecznych, ponieważ nie ma potrzeby wprowadzania nadmiernej ilości wodoru do przetwarzania ogniw w celu złagodzenia LID, jak jest to wymagane w przypadku płytek domieszkowanych borem.
Powszechnie uważa się, że degradacja wywołana światłem jest spowodowana przez kompleks borowo-tlenowy utworzony pod wpływem oświetlenia, co zmniejsza wydajność i moc ogniwa słonecznego w czasie po instalacji. Aby złagodzić LID, można albo zmniejszyć stężenie tlenu w waflach, albo zastąpić bor (B) innymi domieszkami, takimi jak gal (Ga). Badania przeprowadzone wspólnie przez Instytut Badań nad Energią Słoneczną Hameln (ISFH) i LONGi wykazały, że płytki z domieszką Ga i niskotlenową są skuteczne, jak pokazano na rysunku 1.
Dzięki optymalizacji procesu na etapach wyciągania wlewków i produkcji ogniw ogniwa słoneczne wykonane z płytek domieszkowanych Ga wykazały poprawę wydajności o 0,06-0,12% (abs) w porównaniu do płytek domieszkowanych B.
Dzięki dokładnym badaniom i testom eksperci technologiczni LONGi doszli do wniosku, że problemy LID i LeTID można skutecznie rozwiązać, stosując monokrystaliczne płytki krzemowe domieszkowane galem w połączeniu z kontrolą procesu ogniw, bez konieczności regeneracji (wstrzykiwanie światła lub wstrzykiwanie elektryczne).
W porównaniu z płytkami krzemowymi domieszkowanymi borem, płytki krzemowe domieszkowane galem mogą poprawić wydajność ogniw PERC. W komórkach PERC domieszkowanych galem nie ma kompleksu bor-tlen, więc nie występuje typowe zjawisko LID bor-tlen. W najnowszej białej księdzeGal-domieszkowany krzemem monokrystalicznym w pełni rozwiązuje problem LID modułu PERC, LONGi podsumowało swoje odkrycia na ten temat, poparte powiązanymi badaniami. Badania silnie wskazują, że zastosowanie płytek krzemowych domieszkowanych galem może skutecznie złagodzić początkową LID, na którą od dawna cierpią komórki wykorzystujące płytki krzemowe typu p domieszkowane borem.
Zespół LONGi przeprowadził test LID ogniw PERC domieszkowanych galem i borem. W teście wykorzystano masowo produkowane dwufazowe ogniwa PERC firmy LONGi (które miały wydajność ogniw około 22,7%). Poniżej znajduje się część schematu testowego, w tym element testowy, typ i ilość komórek.
Wyniki testu
1 słońce, 75°C:Aby w pełni odzwierciedlić LeTID, LONGi przyjęło temperaturę testową 75°C. Rysunek 2 przedstawia 264-godzinne wyniki testu w 1 słońcu, 75°C. Ogniwo domieszkowane borem ulega degradacji do maksimum 2,3% po 8 godzinach, a następnie powraca do stabilnej wartości 1,3% po 96 godzinach. Wartość degradacji komórek domieszkowanych galem jest zasadniczo stabilna po 96 godzinach przy 1,2%, a następnie powoli degraduje się do 1,3% (216 godzin), a następnie nieznacznie odzyskuje.
×10 słońc,>100 °C:Proces LeTID można przyspieszyć, przyjmując ×10 słońc,>100 °C. Wyniki badań ogniw PERC domieszkowanych galem w ramach tej metody przedstawiono na rysunku 3. Przy użyciu tej metody badawczej ogniwo domieszkowane galem również przeszło proces najpierw degradacji, a następnie powrotu do stabilności. Degradacja osiągnęła maksymalną wartość 1,05% po 5 minutach i zaczęła stabilizować się na dość niskim poziomie 0,3% po 90 minutach.
Wyniki poparte niezależnymi badaniami
Tine U. Naerland z Arizona State University (wraz z innymi badaczami) badał degradację czasu życia nośników mniejszościowych w waflach krzemowych domieszkowanych indem, galem i borem bez zanieczyszczeń w temperaturze pokojowej 25°C, jak pokazano na rysunku 4.
Można zauważyć, że czas życia nośników mniejszościowych wafli krzemowych domieszkowanych galem w zasadzie utrzymuje się na stałej wartości około 300μs po 104s ekspozycji na światło, podczas gdy wafle krzemowe domieszkowane borem i indem ulegają ciągłej i znacznej degradacji. Dlatego w warunkach oświetlenia w niskich temperaturach płytka krzemowa domieszkowana galem jest stosunkowo stabilna i zasadniczo nie ulega degradacji. Jednak w przypadku rzeczywistej ekspozycji na zewnątrz, temperatura pracy ogniwa przekroczy 60°C, a ogniwo domieszkowane galem również będzie miało pewien stopień LeTID pod wpływem temperatury. Jej badania wyraźnie uzupełniają wyniki LONGi testów LID ogniw PERC domieszkowanych galem i zregenerowanych ogniw PERC domieszkowanych borem w różnych temperaturach.
Inne powiązane badanie zostało przeprowadzone przez Nicholasa Granta i Johna Murphy'ego z University of Warwick, którzy niedawno zbadali wykonalność dopingu indem i odkryli, że jego stosunkowo głęboki poziom akceptora ogranicza jego potencjał. „Krzem domieszkowany galem wykazał bardzo stabilną i długą żywotność w warunkach intensywnego oświetlenia. Nie było również żadnych znanych szkodliwych aktywnych defektów rekombinacji” – powiedział Grant w niedawnej rozmowie z wiodącym czasopismem branży fotowoltaicznej.
Zastosowanie płytek krzemowych domieszkowanych galem może skutecznie złagodzić początkową LID, na którą od dawna cierpią ogniwa wykorzystujące płytki krzemowe typu p domieszkowane borem. W związku z tym krzem domieszkowany galem nie wymaga dodatkowych etapów stabilizacji stosowanych w celu złagodzenia degradacji, w przeciwieństwie do status quo domieszkowanego borem. Średnia wydajność ogniw domieszkowanych galem jest o 0,09% wyższa niż ogniw domieszkowanych borem.
„Mój zespół przeprowadził testy stabilizacji i nie zaobserwowano znaczącej degradacji ogniw słonecznych PERC wykorzystujących podłoże krzemowe domieszkowane galem” – powiedział. „Z drugiej strony zaobserwowaliśmy znaczną degradację równoważnego ogniwa słonecznego PERC z podłożem krzemowym domieszkowanym borem w tych samych warunkach eksperymentalnych”.
