پیشینه تحقیق

TOPCon به یکی از فناوری‌های اصلی در صنعت فتوولتائیک سیلیکون کریستالی تبدیل شده است. با این حال، بازده بالا به طور خودکار به معنای پایداری طولانی مدت نیست. تفاوت‌هایی در تخریب ناشی از اشعه فرابنفش (UVID) در چندین ساختار سلول خورشیدی گزارش شده است. سلول‌های TOPCon، PERC و HJT همگی می‌توانند تحت تأثیر قرار گیرند، اما مکان‌های تخریب و مکانیسم‌های غالب دقیقاً یکسان نیستند.

بحث‌های گذشته در مورد تخریب UV اغلب بر شکستن پیوندهای Si-H توسط فوتون‌های پرانرژی، به دنبال آن آزاد شدن هیدروژن و تغییرات در پاسیواسیون سطح مشترک متمرکز بوده است. طیف فرابنفش موجود در محیط واقعی یک ماژول PV به یک طول موج محدود نمی‌شود. سطح جلویی روشن نیز شامل چندین ناحیه جفت شده، از جمله SiNx، Al2O3، امیتر بور و تماس‌های فلزی است. بنابراین نویسندگان استدلال می‌کنند که تخریب UV در سلول‌های TOPCon نباید تنها از طریق رفتار هیدروژن مطالعه شود. مهاجرت اکسیژن و سطوح مشترک تماس نیز مهم هستند.

یک جزئیات به راحتی نادیده گرفته می‌شود. شیشه ماژول معمولاً بیشتر تابش UVB را فیلتر می‌کند، اما سطح سلول روشن را به طور کامل از قرار گرفتن در معرض اشعه فرابنفش محافظت نمی‌کند. طیف مورد بحث در مقاله تحت سلطه UVA است در حالی که هنوز حدود 11٪ UVB دارد. نویسندگان از نمونه‌های بدون محفظه استفاده کردند. بنابراین آزمایش معادل پیری در فضای باز یک ماژول کامل نیست، اما به تقویت و جداسازی مناطق حساس به UV در سطح جلوی سلول کمک می‌کند.

این مقاله بهتر است به عنوان یک بررسی مکانیزم شکست خوانده شود تا یک مطالعه گواهی عمر ماژول. افت بازده نسبی 6.72% پس از UV60 نباید مستقیماً به افت توان مورد انتظار ماژول در فضای باز تبدیل شود. نکته مهم‌تر این است که نویسندگان چگونه از روش‌های مشخصه‌یابی مختلف برای ارتباط آسیب غیرفعال‌سازی سطح جلو، اکسیداسیون سطح مشترک و تخریب تماس فلزی استفاده می‌کنند.

روش آزمایشی

این مطالعه از سلول‌های TOPCon نیمه برش تجاری با ابعاد 182 میلی‌متر × 105 میلی‌متر استفاده کرد. سلول‌ها از سیلیکون تک‌کریستال Czochralski نوع n با مقاومت حدود 1.0 Ω·cm و ضخامت ویفر تقریباً 130 میکرومتر ساخته شدند. برای مقایسه مقاومت UV ساختارهای جلو و عقب، محققان همچنین نمونه‌های متقارن سطح جلو و نمونه‌های متقارن سطح عقب تهیه کردند.

ساختار جلو شامل SiNx/Al2O3 بود. ساختار عقب شامل SiOx/n+ poly-Si/Al2O3/SiNx بود. ضخامت‌های اصلی فیلم گزارش‌شده در مقاله در زیر فهرست شده‌اند.

محققان طول عمر حامل‌های اقلیت، ولتاژ مدار باز ضمنی و J0 را قبل و بعد از قرار گرفتن در معرض تابش برای ارزیابی پایداری غیرفعال‌سازی مقایسه کردند. از طیف‌سنجی جرمی یون ثانویه زمان پرواز (ToF-SIMS) برای ردیابی توزیع عمقی هیدروژن و اکسیژن استفاده شد. از پروفایل عمقی طیف‌سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس (XPS) برای تحلیل حالت‌های شیمیایی N 1s، O 1s، Al 2p و Si 2p استفاده شد. سپس اندازه‌گیری‌های EQE، TLM و I-V تغییرات لایه نازک را با تلفات الکتریکی در سطح سلول مرتبط کردند.

نقاط قوت این طراحی آزمایشی در استفاده ترکیبی از سلول‌های کامل و ساختارهای متقارن نهفته است. سلول‌های کامل نشان می‌دهند که بازده، Voc، Jsc، فاکتور پرشدگی و مقاومت تماس چگونه تغییر می‌کنند. نمونه‌های متقارن جلویی و پشتی تداخل سایر بخش‌های ساختار سلول را کاهش می‌دهند و شناسایی اینکه کدام سمت غیرفعال‌سازی نسبت به تابش UV حساس‌تر است را آسان‌تر می‌کنند.

شکل 1: شماتیک سلول TOPCon، ساختار متقارن سطح جلویی و ساختار متقارن سطح پشتی. نمونه‌های متقارن امکان مقایسه جداگانه مقاومت UV لایه‌های جلویی SiNx/Al2O3 و تماس غیرفعال‌ساز پلی‌سیلیکونی پشتی را فراهم می‌کنند.

شرایط تابش UV نیز باید به طور جداگانه در نظر گرفته شوند. این مطالعه از شدت فرابنفش 300 W/m²، دمای 60°C، رطوبت نسبی 30% و حداکثر دوز تجمعی 60 kWh/m² استفاده کرد. طیف عمدتاً در محدوده UVA متمرکز بود و جزء UVB کوچکی داشت. این غلظت بیشتر از تابش معمولی در فضای باز است و برای تسریع تغییرات شیمیایی قابل مشاهده در سطح جلویی در محیط آزمایشگاهی مناسب است.

شکل 2: طیف فرابنفش مورد استفاده در آزمایش. طیف تحت سلطه UVA است و جزء UVB کوچکی دارد که امکان مشاهده اثر فوتون‌های پرانرژی بر لایه‌های غیرفعال‌ساز جلویی را فراهم می‌کند.

نتایج و بحث

ساختار جلویی به وضوح نسبت به ساختار پشتی به UV حساس‌تر است

شکل 3 مستقیم‌ترین مقایسه بین دو ساختار را ارائه می‌دهد. ساختار متقارن پشتی پس از UV60 تنها تغییرات جزئی نشان داد. ساختار متقارن جلویی با افزایش دوز UV به تخریب ادامه داد. طبق مقاله، میانگین طول عمر نمونه‌های جلویی از 2895.6 μs به 1552.8 μs کاهش یافت. ولتاژ مدار باز ضمنی از 735.5 mV به 715.2 mV کاهش یافت. J0 یک طرفه به 18.4 fA/cm² افزایش یافت که حدود سه برابر مقدار اولیه آن است.

این نتایج نشان می‌دهد که مشکل اصلی تحت UV60 ناپایداری تماس غیرفعال‌ساز پلی-Si پشتی TOPCon نبوده است. بلکه کاهش کیفیت غیرفعال‌سازی در ساختار SiNx/Al2O3 سمت جلو تحت تابش بوده است. نویسندگان پایداری نسبی سمت عقب را به جذب UV توسط لایه پلی-Si به ضخامت 120 نانومتر نسبت می‌دهند. این مکانیسمی منطقی بر اساس ساختار و ویژگی‌های جذب نوری آن است، اگرچه همچنان یک تفسیر در سطح مکانیسم باقی می‌ماند.

سه پارامتر از جهات مختلف از یک نتیجه پشتیبانی می‌کنند. طول عمر کمتر و iVoc کمتر به بازترکیب سطحی قوی‌تر اشاره دارند. افزایش J0 شواهد مستقیم‌تری از افزایش جریان بازترکیب ارائه می‌دهد. نویسندگان به یک شاخص واحد تکیه نکرده‌اند. طول عمر، ولتاژ و جریان بازترکیب همگی نشان‌دهنده تخریب ساختار جلو هستند، در حالی که منحنی‌های سبز مربوط به ساختار عقب عمدتاً پایدار باقی می‌مانند.

شکل 3: تغییرات طول عمر، ولتاژ مدار باز ضمنی و J0 برای ساختارهای جلو و عقب تحت تابش UV. منحنی‌های قرمز ساختار جلو تخریب بیشتری را نشان می‌دهند و پشته غیرفعال‌ساز SiNx/Al2O3 تحت تابش را به عنوان نقطه ضعف اصلی شناسایی می‌کنند.

ToF-SIMS توزیع مجدد هیدروژن و اکسیژن را نشان می‌دهد

پروفایل‌های عمقی ToF-SIMS نشان می‌دهند که تخریب سطح جلو تنها ناشی از یک عنصر نیست. در شکل 4a، غلظت هیدروژن پس از UV60 افزایش می‌یابد، به ویژه در لایه SiNx. نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که این ممکن است نه تنها ناشی از شکستن پیوندهای Si-H که معمولاً بحث می‌شود، بلکه از شکستن پیوندهای N-H در داخل SiNx باشد.

شکل 4b نشان می‌دهد که توزیع اکسیژن نیز تغییر می‌کند. غلظت اکسیژن در لایه Al2O3 کمی کاهش می‌یابد، در حالی که در نزدیکی مرزهای SiNx/Al2O3 و Al2O3/Si افزایش می‌یابد. نویسندگان این را نتیجه شکستن پیوندهای Al-O در Al2O3 و به دنبال آن انتشار اکسیژن آزاد شده به سمت لایه SiNx و سطح سیلیکون تفسیر می‌کنند.

نکته کلیدی صرفاً وجود اکسیژن بیشتر نیست. اکسیژن از شبکه یا محیط پیوندی اصلی خود خارج شده و حالت شیمیایی مرزها را تغییر می‌دهد.

مکان تغییر هر منحنی اهمیت دارد. سیگنال قوی‌تر هیدروژن در ناحیه SiNx نشان می‌دهد که فیلم غیرفعال‌ساز بالایی مستقیماً در واکنش شرکت دارد. تغییرات اکسیژن در نزدیکی مرزها به ناپایداری شیمیایی بین Al2O3 و لایه‌های مجاور اشاره دارد. در مجموع، این نتایج به توضیح این موضوع کمک می‌کنند که چرا تخریب سطح جلو هم بر کیفیت غیرفعال‌سازی و هم بر خروجی الکتریکی نهایی تأثیر می‌گذارد.

شکل 4: توزیع عمقی ToF-SIMS هیدروژن و اکسیژن قبل و بعد از UV60. هیدروژن در لایه غیرفعال‌سازی افزایش می‌یابد، در حالی که اکسیژن در نزدیکی مرزها توزیع مجدد می‌شود که سرنخ‌هایی برای تغییرات پیوند شیمیایی که بعداً توسط XPS شناسایی می‌شود، فراهم می‌کند.

XPS شکستن پیوند N-H، جای خالی اکسیژن و افزایش Al-OH را به هم مرتبط می‌کند

طیف‌های XPS N 1s برازش‌شده نشان می‌دهد که نسبت پیوندهای N-H در مرز SiNx/Al2O3 از 9.64% به 5.97% کاهش یافته است. این از نتیجه‌گیری نویسندگان مبنی بر اینکه پیوندهای N-H نیز در آزادسازی هیدروژن شرکت می‌کنند، پشتیبانی می‌کند. در همان زمان، سیگنال N-H در نزدیکی سطح SiNx افزایش یافت که نشان می‌دهد برخی از هیدروژن آزاد شده ممکن است به سمت ناحیه SiNx مهاجرت کرده و پیوندهای جدیدی در آنجا تشکیل دهد.

تغییرات O 1s یکی از بخش‌های متمایزتر مطالعه است. نویسندگان سیگنال O 1s را به اکسیژن شبکه، اجزای مرتبط با جای خالی اکسیژن و اکسیژن جذب‌شده سطحی تقسیم کردند. پس از UV60، نسبت پیک‌های مرتبط با جای خالی اکسیژن در هر دو مرز SiNx/Al2O3 و Al2O3/Si افزایش یافت. این نشان‌دهنده آسیب به کیفیت فیلم Al2O3 است.

شواهد مکانیسم تخریب را فراتر از کاهش غیرفعال‌سازی ناشی از هیدروژن گسترش می‌دهد. به نظر می‌رسد تخریب مرتبط با هیدروژن و اکسیژن با هم کار می‌کنند و بازترکیب سطح جلویی را افزایش می‌دهند.

ToF-SIMS و XPS انواع مختلفی از اطلاعات را ارائه می‌دهند. ToF-SIMS برای نشان دادن محل توزیع عناصر در عمق لایه مناسب‌تر است. XPS به تعیین حالت شیمیایی آن عناصر کمک می‌کند. برازش N-Si و N-H در طیف‌های N 1s، همراه با اجزای اکسیژن شبکه و مرتبط با جای خالی اکسیژن در طیف‌های O 1s، تحلیل را از مکان عنصری به تغییرات در پیوند شیمیایی می‌برد.

نویسندگان اشاره می‌کنند که پیوندهای Al-O در Al2O3 بلوری ایده‌آل انرژی پیوند نسبتاً بالایی دارند. با این حال، فیلم‌های غیرفعال‌سازی سلول خورشیدی واقعی معمولاً آمورف هستند. یون‌های آلومینیوم با هماهنگی ناقص و جای خالی اکسیژن می‌توانند سد انرژی موضعی برای شکستن پیوند را کاهش دهند. به همین دلیل، حتی فوتون‌ها در طولانی‌ترین طول موج آزمایش یعنی 400 نانومتر، که معادل حدود 3.1 eV است، ممکن است تغییرات ساختاری مرتبط با Al-O را در یک محیط غنی از نقص ایجاد کنند. این تفسیر نقص‌های فیلم نازک را مستقیماً با حساسیت UV مرتبط می‌کند.

شکل 5: طیف‌های XPS N 1s و O 1s برازش‌شده. تغییرات در پیوند N-H مربوط به آزادسازی و مهاجرت هیدروژن است. افزایش جزء مرتبط با جای خالی اکسیژن در طیف‌های O 1s نشان‌دهنده کاهش کیفیت غیرفعال‌سازی Al2O3 است.

Al2O3 یک تماشاگر کاملاً پایدار نیست

شکل 7 بیشتر Al 2p و Si 2p را در سطح مشترک Al2O3/Si دنبال می‌کند. پس از UV60، نسبت اختصاص داده شده به جزء Al2O3 از 69.99% به 60.36% کاهش یافت، در حالی که Al-OH از 30.01% به 39.64% افزایش یافت. این نشان‌دهنده تبدیل واضح ساختارهای مرتبط با Al-O تحت تابش فرابنفش است.

نتایج Si 2p ظهور و افزایش Si2+ را پس از UV60 نشان می‌دهد، در حالی که اجزای مرتبط با Si، Si3+ و Si4+ کاهش می‌یابند. بر اساس این نتایج، نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که اکسیژن آزاد که به سمت سطح مشترک Al2O3/Si منتشر می‌شود ممکن است سیلیکون را اکسید کند در حالی که vacancies اکسیژن در لایه Al2O3 تشکیل می‌شود. طیف‌های XPS از این تفسیر پشتیبانی می‌کنند، اگرچه برای تأیید مسیر واکنش دقیق، هنوز به مشخصه‌یابی مستقیم درجا نیاز است.

این یافته برای قابلیت اطمینان سطح جلویی TOPCon مهم است. Al2O3 برای ارائه غیرفعال‌سازی میدان الکتریکی و پایداری سطح مشترک در نظر گرفته شده است. هنگامی که ساختارهای مرتبط با Al-O شروع به تبدیل به Al-OH می‌کنند، همراه با غلظت بالاتر vacancies اکسیژن، فیلم دیگر فقط یک لایه محافظ نیست. ممکن است خود بخشی از واکنش تخریب شود. تغییرات در حالت‌های اکسیداسیون سیلیکون نیز نشان می‌دهد که شیمی سطح مشترک تغییر کرده است.

شکل 6: تغییرات در طیف‌های XPS Al 2p و Si 2p در سطح مشترک Al2O3/Si. تبدیل ساختارهای مرتبط با Al2O3 به Al-OH و تغییرات در حالت‌های اکسیداسیون سیلیکون نشان می‌دهد که واکنش‌های مرتبط با اکسیژن در تخریب سطح جلویی شرکت می‌کنند.

تلفات الکتریکی در نهایت در Voc و Fill Factor ظاهر می‌شوند

هنگامی که حالت شیمیایی پشته غیرفعال‌سازی تغییر می‌کند، اثرات الکتریکی در سطح سلول آشکار می‌شود. در شکل 8، EQE در محدوده طول موج متوسط و بلند عمدتاً پایدار می‌ماند اما در زیر 500 نانومتر کاهش می‌یابد. بازتاب تقریباً بدون تغییر باقی می‌ماند. این نشان می‌دهد که افت پاسخ طول موج کوتاه عمدتاً ناشی از بازترکیب قوی‌تر سطح جلویی است تا تخریب ناگهانی در بافت‌دهی، عملکرد ضدبازتاب یا جذب نوری.

شکل 7: منحنی‌های EQE و بازتاب قبل و بعد از UV60. بازتاب تقریباً پایدار می‌ماند در حالی که EQE طول موج کوتاه کاهش می‌یابد، که نشان می‌دهد افت پاسخ جریان عمدتاً با افزایش بازترکیب سطح جلویی مرتبط است.

کاهش EQE در طول موج کوتاه با افزایش قبلی در J0 مطابقت دارد. نور با طول موج کوتاه در نزدیکی سطح جلویی سلول جذب می‌شود. اگر غیرفعال‌سازی سطح جلویی آسیب دیده باشد، حامل‌های تولید شده در این منطقه احتمال بیشتری برای بازترکیب قبل از جمع‌آوری دارند. بنابراین افت ابتدا در محدوده EQE طول موج کوتاه ظاهر می‌شود. نور با طول موج متوسط و بلند به عمق بیشتری در توده یا به سمت پشت نفوذ می‌کند، بنابراین تغییرات پاسخ مربوطه کوچک‌تر است.

اندازه‌گیری‌های TLM نشان می‌دهد که مقاومت تماس جلویی تقریباً به صورت خطی با دوز UV افزایش یافته است. پس از UV60، به 4.1 mΩ·cm² رسید که تقریباً 8.6 برابر مقدار اولیه آن است. نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که هیدروژن آزاد، اکسیژن آزاد و رادیکال‌های واکنش‌پذیر تولید شده در طول قرار گرفتن در معرض UV ممکن است در واکنش‌های سطح مشترک الکترود فلزی شرکت کرده و مقاومت تماس را افزایش دهند. این توضیح با اندازه‌گیری‌های مقاومت سازگار است، اگرچه محصولات واکنش دقیق در سطح مشترک الکترود هنوز به شواهد شیمیایی مستقیم بیشتری نیاز دارند.

شکل 8: مقاومت تماس جلویی با دوز قرار گرفتن در معرض UV افزایش می‌یابد. پس از UV60، مقاومت تماس تقریباً 8.6 برابر مقدار اولیه آن است که آن را به یک عامل مهم در افت ضریب پرشوندگی تبدیل می‌کند.

افت نسبی نهایی پارامترهای سلول به شرح زیر گزارش شد.

نتیجه الکتریکی مرکزی واضح است. تحت UV60، تلفات اصلی TOPCon ناشی از کاهش جریان نیست. آنها ناشی از افت Voc به دلیل تخریب غیرفعال‌سازی سطح جلویی و افت ضریب پرشوندگی مرتبط با افزایش مقاومت تماس جلویی هستند.

این همچنین توضیح می‌دهد که چرا نگاه کردن فقط به Jsc می‌تواند خطر تخریب UV را دست کم بگیرد. EQE طول موج کوتاه تغییر می‌کند، اما کل Jsc تنها 0.64٪ کاهش می‌یابد. مشکلات بازترکیب و تماس باعث افت بازده بزرگتر می‌شوند. در سلول‌های TOPCon با بازده بالا، Voc و ضریب پرشوندگی به کیفیت سطح مشترک، وضعیت غیرفعال‌سازی و عملکرد تماس فلزی بسیار حساس هستند. این پارامترها ممکن است نقاط ضعف قابلیت اطمینان را زودتر از Jsc آشکار کنند.

شکل 9: افت نسبی Voc، Jsc، ضریب پرشوندگی و بازده تحت UV60. بازده 6.72٪ کاهش می‌یابد که عمدتاً ناشی از تلفات Voc و ضریب پرشوندگی است، در حالی که تغییر Jsc نسبتاً کوچک باقی می‌ماند.

ارزیابی مکانیزم و کاربرد

مکانیزم پیشنهادی را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد: قرار گرفتن در معرض UV حالت‌های پیوندی در ساختار SiNx/Al2O3 جلویی را تغییر می‌دهد. پیوندهای Si-H و N-H شکسته شده و هیدروژن آزاد می‌شود. ساختارهای مرتبط با Al-O تغییر شکل داده و vacancies اکسیژن تشکیل می‌شود. اکسیژن آزاد به سمت سطح‌های مشترک مهاجرت می‌کند، بازترکیب سطح جلویی افزایش می‌یابد و واکنش‌های الکتروشیمیایی در اطراف ناحیه تماس ممکن است مقاومت تماس جلویی را افزایش دهد.

نتایج lifetime، iVoc، J0، EQE، TLM و I-V پشتیبانی مستقیمی برای تخریب الکتریکی فراهم می‌کنند. ToF-SIMS و XPS از مهاجرت هیدروژن و اکسیژن و همچنین تغییرات مرتبط در پیوند شیمیایی پشتیبانی می‌کنند. تفسیر رابط الکترود فلزی نیاز به احتیاط بیشتری دارد. مقاله عمدتاً این مکانیزم را از مقاومت تماس بالاتر و یافته‌های مطالعات قبلی استنباط می‌کند. برای تأیید قوی‌تر، اندازه‌گیری توزیع عنصری، حالت شیمیایی یا تحلیل مقطعی از رابط الکترود مورد نیاز است.

برای تولید صنعتی، مقاله یادآوری می‌کند که قابلیت اطمینان UV TOPCon را نمی‌توان تنها از طریق بازده اولیه سلول ارزیابی کرد. چندین عامل ممکن است بر عملکرد انرژی بلندمدت تأثیر بگذارند:

• کیفیت مواد لایه‌های پسیواسیون جلویی SiNx/Al2O3

• غلظت هیدروژن و پایداری پیوندهای Si-H و N-H

• غلظت vacancies اکسیژن در لایه Al2O3

• پایداری رابط تماس فلزی

• فیلتر کردن UVA و UVB توسط شیشه ماژول و مواد محصورکننده

• برهم‌کنش‌های بین قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش، رطوبت، حرارت، تنش مکانیکی و میدان‌های الکتریکی

وقتی این تحقیق در سطح ماژول در نظر گرفته می‌شود، طیف واقعی که به سلول می‌رسد دوباره توسط شیشه و فیلم محصورکننده فیلتر می‌شود. رطوبت، تنش حرارتی و میدان‌های الکتریکی نیز در پیری شرکت خواهند کرد. بنابراین مکانیزم‌های گزارش شده در مقاله بیشتر به عنوان جهت‌هایی برای بهینه‌سازی مواد و فرآیند مفید هستند تا جایگزینی برای آزمایش IEC یا داده‌های میدانی بلندمدت در فضای باز.

یک گام ارزشمند بعدی ارزیابی سلول‌های بدون محصورکننده، مینی ماژول‌های محصور شده و ماژول‌های در معرض فضای باز در همان چارچوب اعتبارسنجی خواهد بود. این کار تعیین اینکه کدام تغییرات شیمیایی پس از فیلتر کردن طیفی واقعی و جفت شدن محیطی مهم باقی می‌مانند را آسان‌تر می‌کند.

جهت‌های احتمالی بهینه‌سازی فرآیند عبارتند از:

• کاهش منابع هیدروژن ناپایدار در لایه‌های جلویی SiNx/Al2O3

• بهبود شبکه Al2O3 آمورف و کنترل vacancies اکسیژن

• بهینه‌سازی شرایط پخت و متالیزاسیون برای پایداری بهتر سطح تماس

• بهبود مقاومت در برابر واکنش‌های مرتبط با اکسیداسیون در اطراف تماس فلزی جلو

• انتخاب مواد کپسوله‌کننده که تأثیر مستقیم UV پرانرژی بر سطح سلول را کاهش می‌دهد

مقاله راه‌حل کاملی ارائه نمی‌دهد. اما مرزهای مسئله را واضح‌تر تعریف می‌کند و نشان می‌دهد که غیرفعال‌سازی سطح جلو و مهندسی تماس باید با هم در نظر گرفته شوند.

نتیجه‌گیری تحقیق: چه چیزی باید بعداً حل شود

از طریق آزمایش‌های قرارگیری در معرض UV60، نویسندگان نشان می‌دهند که ساختار SiNx/Al2O3 جلوی سلول‌های TOPCon نسبت به تماس غیرفعال‌کننده پلی‌سیلیکون پشتی در برابر تخریب ناشی از فرابنفش آسیب‌پذیرتر است. تخریب ناشی از یک عامل مجزا نیست. فرآیندهای مرتبط با هیدروژن، فرآیندهای مرتبط با اکسیژن و افزایش مقاومت تماس جلو همگی نقش دارند.

اهمیت این کار در این است که توضیح تخریب UV در TOPCon را فراتر از شکستن پیوند Si-H می‌برد. این یک چارچوب گسترده‌تر از تکامل شیمیایی سطح جلو ارائه می‌دهد. کاهش خطر UVID احتمالاً نیازمند بهینه‌سازی هماهنگ لایه غیرفعال‌کننده جلو، جای خالی اکسیژن در سطح مشترک، مدیریت هیدروژن، تماس‌های متالیزاسیون و فیلتر UV توسط بسته‌بندی ماژول است. تنظیم تنها یک پارامتر لایه ممکن است کافی نباشد.

محدودیت‌ها باید واضح باقی بمانند. نمونه‌ها تحت شرایط UV گزارش‌شده بدون کپسول بودند و بخشی از مکانیزم تخریب تماس فلزی پیشنهادی هنوز استنتاجی است. دقیق‌ترین تفسیر این است که مقاله رابطه واضحی بین تکامل ترکیب شیمیایی و تخریب الکتریکی در سطح جلوی TOPCon تحت تابش UV نشان می‌دهد. همچنین اهداف خاصی برای مطالعات آینده قابلیت اطمینان بلندمدت پس از کپسوله‌سازی ارائه می‌دهد.

مرجع

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.

دیدگاه Ooitech

پیام عملی ساده است: غیرفعال‌سازی سطح جلو و متالیزاسیون باید به عنوان یک سیستم قابلیت اطمینان در نظر گرفته شوند، نه به عنوان مراحل فرآیند جداگانه. یک Voc اولیه پایدار کافی نیست اگر تابش UV بتواند شیمی Al2O3 را تغییر دهد و مقاومت تماس جلو را به طور پیوسته افزایش دهد. اعتبارسنجی آینده باید آزمایش سلول در سطح UV را با آزمایش مینی‌ماژول کپسوله‌شده تحت طیف واقعی شیشه و کپسولانت مرتبط کند.