一直以来,太阳能电池产品的抗LeTID能力都是大家关注的热点。在15thCSPV(中国太阳能级硅及光伏发电研讨会)分论坛上,UNSW(新南威尔士大学)的Daniel Chen博士为大家带来了一个新发现:
LeTID的形成与氢与金属的复合物(H-X)有关!
在《LeTID的当前认识: 缺陷消减, 模型以及根本成因》的报告中,Daniel Chen博士提出了一个解释LeTID的模型,并指出针对工业的PERC电池已有很多消减技术。
本文对该报告核心内容进行介绍。
一、LeTID的发展简史
1、LeTID普遍存在
2012年,Ramspeck首次在多晶PERC(mc-PERC,P型)电池中发现明显的LID(光致衰减);2015年Kersten等人发现该衰减可被高温所加速,因此得名LeTID(热辅助光衰);
2017年,Chan等人发现同样衰减可以在暗退火中出现,为研究LeTID提供了更方便的条件,通过该方法表征出LeTID是硅光伏电池中普遍存在的现象,Cz、FZ的P型及N型单晶电池中均有该现象发生。
2、LeTID与金属杂质的相关性
由于LeTID在多晶PERC电池中比较明显而多晶硅片中金属杂质含量较高,因此LeTID的原因被认为是金属杂质,有不少研究结果支撑这个论断。
3、LeTID与氢含量的相关性确定
此后开始有研究表明H(氢)与LeTID的关联性,氢含量越高,LeTID越明显。杂质衰减与氢致衰减均有实验结果支持,因此报告认为LeTID很可能是氢与金属的复合物(H-X)造成的。具体是哪些金属目前还在研究中。
根据H-X导致LeTID的判断,UNSW提出了以下模型解释LeTID:
二、消除LeTID的方法
基于H导致LeTID的原因,解决LeTID的方法包括:1)降低SiNx层中的H含量;2)降低烧结峰值温度以减少氢的内扩散;3)烧结后缓慢冷却增加N的外扩散;4)电池生产后的处理(电注入、光注入、偏压退火)。杂质原子方面,隆基单晶硅片由于杂质原子含量历年来不断降低,本身具备很好的抗LeTID能力(如下左图)。
因此,报告认为LeTID已不是制约商业光伏组件的问题。
隆基具备领先的单晶硅片技术和电池制造技术,能够带来更低的光衰减效果,为更高的电池转换效率和更好的发电能力提供技术基础,在抗LeTID方面具有明显的优势。
在电池组件的LeTID研究方面,隆基和UNSW一直保持着深度密切的合作。2019年,双方合作在《Progress in Photovoltaics》上发表了文章“23.83% efficient mono-PERC incorporating advanced hydrogenation”,详细介绍了隆基量产的高效PERC电池技术与其LID与LeTID测试结果,产品发电效能表现优异。
同年,隆基还获得了由TÜV莱茵颁发的"LeTID"及“户外发电量评级”双项认证,成为唯一获得此项认证的组件制造商。 隆基单晶组件产品在弱光条件下仍具备较好的发电能力,同时在长期的老化性能和抗光衰减方面都有较好的表现,将其发电性能带上了一个新高度。
多年来,隆基始终立足于技术领先和科技进步,咬定“研发”不放松,公司每年的研发投入占销售收入比例不低于5%,目前已成为研发投入最多的光伏制造企业。
在持续不断的技术创新驱动下,公司电池及组件技术多次突破世界纪录,其中单晶PERC电池转化效率达到了24.06%,单晶组件的转换效率达到22.38%。作为业内领先的电池组件企业,隆基在过去5年超过4亿美元研发投入及500多人的研发团队,为隆基的技术领先奠定了基础,使隆基单晶组件高效率、高可靠、高收益的优异性能在全球范围内获得更广泛的认可和青睐。