n-Tipi Arka Temaslı Güneş Hücrelerinde Sıcaklık Bozulması ve LeTID Dinamikleri
İçindekiler
Ürün Tanıtımı
Interdigitated arka kontak (IBC) güneş hücreleri, her iki polarite metal kontağını arkaya taşır. Ön yüzde ızgara gölgelemesi olmadığından, dokulandırmanın ve yansıma önleyici kaplamanın optik avantajları tam olarak ortaya çıkar. İyi pasivasyon ve kontak prosesi ile birleştirildiğinde, n-tipi IBC çok yüksek açık devre voltajına ve akım yoğunluğuna ulaşabilir.
Ödünleşim, tasarıma gömülü yapısal hassasiyettir. Fotogenerasyonla oluşan azınlık taşıyıcıları, arka interdigitated emitör onları toplamadan önce taban boyunca yanal olarak hareket etmek zorundadır. Cihaz performansı büyük ölçüde hacim ömrüne ve arka pasivasyon kalitesine bağlıdır. Arka arayüz rekombinasyonu veya kontak sızıntısı termal olarak aktive edildiğinde, karanlık doyma akım yoğunluğu J0 orantısız şekilde artar ve Voc bundan etkilenir.
Bu çalışmanın giriş noktası tam olarak budur. Bir n-tipi IBC hücresinde, üç kanıt seti aynı termal ortama yerleştirilir ve böylece birbirine kilitlenir: 25 ila 85°C arasında aydınlatmalı J-V ölçümleri, 45 ila 85°C'de bir güneş altında 960 dakikaya kadar çalıştırılan bir LeTID stres deneyi ve aynı sıcaklık aralığında karanlık I-V analizi.
Deneysel Tasarım
n-tipi IBC hücresinin kesit şeması: arka interdigitated p+ emitör ve n+ BSF kontakları, ön dokulandırma ve ARC.
Test hücresi 258,3 cm² alana, 151 ± 6 μm gofret kalınlığına, yaklaşık 480 μm arka interdigitated periyoduna ve yaklaşık 250 μm ve 90 μm emitör ve BSF parmak genişliklerine sahiptir. Aydınlatmalı ölçümler AM1.5G, 100 mW/cm²'de gerçekleştirildi. Her sıcaklık noktasında, termal stabilizasyondan sonra beş tarama ortalaması alındı. LeTID stresi, test ortasında soğutma yapılmadan doğrudan stres sıcaklığında ölçüldü ve 1, 2, 4, 8 dakika gibi üstel aralıklarla kaydedildi. Her parametre, anlık sıcaklık katsayısı etkisinden içsel bozulma dinamiklerini ayıran başlangıç değerine normalize edildi.
Kararlı Durum Termal Hassasiyeti
Dört parametrenin kendi 25°C değerlerine göre normalize edilmiş termal evrimi.
25°C'de hücre, Jsc yaklaşık 38.6 mA/cm², Voc yaklaşık 0.743 V, FF yaklaşık %79 ve verimlilik yaklaşık %22.7 gösterir. 85°C'ye ısıtıldığında, Jsc yalnızca yaklaşık %3 artar (+0.0203 mA·cm⁻²·K⁻¹, kabaca +%0.05/K). Voc, −1.4 mV/K (yaklaşık −%0.2/°C) ile doğrusal olarak düşer. Verimlilik yaklaşık %9 düşer ve FF neredeyse hiç hareket etmez.
Küçük akım artışı, bant aralığının daralmasından gelir. Varshni ilişkisi altında soğurma kenarı daha uzun dalga boylarına kayar, bu nedenle fotogenerasyon hafif bir artış alır. Hızlı voltaj düşüşü, içsel taşıyıcı konsantrasyonu ve rekombinasyon aktivitesi tarafından yönetilen J0(T)'nin üstel büyümesinden gelir. Voc, ln(Jsc/J0) ile ölçeklenir, bu nedenle J0'daki orta düzey bir artış, ölçülebilir bir kayba neden olmak için yeterlidir.
Bu sıcaklık katsayısı, yüksek kaliteli kristal silikon cihazlarda yaygın olan −1.3 ila −1.6 mV/K aralığındadır. Direnç veya taşıma sınırlı olmaktan ziyade rekombinasyon sınırlı bir hücreyi işaret eder. Normalizasyondan sonra sıralama aynı derecede açıktır: 85°C'de Voc yaklaşık %15, verimlilik yaklaşık %9 düşer, FF ±%1 içinde kalır ve Jsc aslında yaklaşık %3 kazanır.
LeTID Dinamikleri
LeTID bozulma dinamikleri.
Kararlı durum ölçümü yalnızca "ne kadar sıcak" sorusunu yanıtlar. LeTID stres deneyi, "zaman içinde nasıl değiştiğini" doldurur. 85°C'de Voc, ilk 10 ila 30 dakikada hızla düşer, ardından yavaşça yarı doygunluğa yaklaşır. Daha düşük sıcaklıklarda bozulma çok daha yumuşaktır. 960 dakika sonra Voc yaklaşık 0.69 V'a düşer, Jsc tüm süreç boyunca ±%2 içinde kalır, FF hafifçe dalgalanır ve deneysel pencere içinde hiçbir yenilenme görülmez. Ölçümler termal stabilizasyondan sonra stres sıcaklığında yapıldığından, erken voltaj düşüşü geçici termal dengeden ziyade hızlı kusur durumu aktivasyonuna atfedilmelidir. Kararlı Jsc, fotogenerasyonun ve kısa devre çıkarımının etkilenmediğini söyler, bu nedenle baskın kayıp üretim sınırlı değildir. Yazarlar ayrıca bir sınırlama belirtiyor: karanlık tavlama kontrol deneyi yoktur, bu nedenle saf bir termal etkinin katkısı tamamen dışlanamaz.
Karanlık Durum Doğrulaması
Karanlık elektriksel davranış ve kaçak kanallar: (a) karanlık J-V eğrileri, (b) diferansiyel direnç, (c) çıkarılan şönt ve seri direnç, (d) Ea ≈ 1.10 eV veren şönt iletkenliğinin Arrhenius analizi.
Karanlık I-V, aynı soruna aydınlatılmış rejimin dışından yaklaşır. İleri akım, sıcaklıkla belirgin şekilde artar. Düşük öngerilim eğimi, şönt direncinin açıkça düştüğünü gösterirken, yüksek akım bölgesi çok az değişir. Dolayısıyla sıcaklığa bağlı direnç evrimi, seri direnç bozulmasından ziyade kaçak aktivasyonu tarafından domine edilir. İdeallik faktörü 1,05 ila 1,25 arasında kalır; bu, difüzyon rekombinasyonunun baskın olduğu ve yüksek sıcaklıkta olası bir SRH katkısının bulunduğu anlamına gelir.
Şönt iletkenliğinin Arrhenius analizi, ln(1/Rsh) ile 1/T arasında iyi bir doğrusal uyum sağlar (R² = 0,97) ve aktivasyon enerjisi 1,10 ± 0,08 eV'dir. Bu, silisyum bant aralığıyla (yaklaşık 1,12 eV) karşılaştırılabilir ve bildirilen LeTID aralığı olan 0,8 ila 1,2 eV içine düşer. Bant aralığı ölçeğindeki bir aktivasyon enerjisi genellikle derin seviye kusur destekli iletimle ilişkilendirilir, ancak içsel taşıyıcı konsantrasyonunun katkısı dışlanamaz. Bu nedenle, belirli bir kusur türünü sabitlemeden termal olarak aktive edilen kaçak davranışını destekler.
Birleşik Çerçeve ve Saha Dışa Yayımı
Üç kanıt dizisi tek bir fenomenolojik çerçevede birleşir: J0(t, T) = J0,intr(T) + A·Ndef(t, T). İçsel doyma akımının üzerine, zaman ve sıcaklıkla evrilen termal olarak aktive edilen bir kusur katkısı biner. Bu daha sonra Voc = (nkT/q)·ln(Jsc/(J0 + 1)) aracılığıyla voltaj kaybına dönüşür. Rekombinasyon artışı ve kaçak aktivasyonu aynı ifade içinde paralel çalışır. Böylece kararlı durum sıcaklık katsayısı, LeTID dinamikleri ve karanlık kaçak evrimi birbirine bağlanır. Çerçeve belirli bir kusur kimliğini tanımlamaz.
Dış mekan çalışmasına dışa yayım: yüksek ışınım altında, modül hücre sıcaklıkları genellikle 50 ila 65°C arasında olur. −1,4 mV/K kullanıldığında, 25°C'ye göre 60°C, yaklaşık 49 mV voltaj kaybı anlamına gelir ve sıcaklıkla hızlandırılan LeTID, bunun üzerine zamana bağlı kayıp ekler. Sonuçlar yalnızca ölçülen hücre için geçerlidir. Arka kontak TOPCon ve arka kontak HJT için bunlar yalnızca nitel bir referanstır: bozulma büyüklüğü, aktivasyon enerjisi ve yenilenme dinamikleri, her birinin pasifleştirici kontak şemasına, arayüz kalitesine, hidrojen dağılımına ve termal kararlılığına bağlıdır ve özel karşılaştırmalı bir çalışmayı hak eder. Sıcak iklimlerdeki yüksek verimli arka kontak cihazları için, voltaj sağlamlığı ve uzun vadeli enerji verimi nihayetinde arka pasivasyon kararlılığına ve kusur yönetimine bağlıdır.
Ooitech'in Görüşü
Burada dikkatimizi çeken şey, 49 mV'luk dış mekan kaybının ne kadarının arka tarafta yaşandığı; pasivasyon ve kontak kalitesi uzun vadeli Voc'u belirler. Modül hattında hikaye aynı: bir IBC hücresini nasıl kestiğiniz, seri bağladığınız ve lamine ettiğiniz, bu arka taraf stabilitesinin sahada hayatta kalıp kalmayacağını belirler. IBC ve HPBC yerleşimleri için anahtar teslim hatlar kurmuş biri olarak, LeTID sağlamlığını hücre sorunu kadar bir proses ve malzeme sorunu olarak görüyoruz. YouTube kanalımızda takip etmeye değer www.youtube.com/ooitech arka kontak modüllerinin gerçekte nasıl üretildiğini görmek istiyorsanız.
