በTOPCon የፀሐይ ሴሎች ውስጥ UVID፡ የግንኙነት ያልሆነ IV ሙከራ የፓሲቬሽን መበላሸትን እና 6.72% የብቃት መጥፋትን ይከታተላል

መግቢያ

TOPCon የፀሐይ ሴሎች አሁን በፀሐይ ኃይል ገበያ ውስጥ በጠንካራ የገጽታ ማለፊያ እና በተሸካሚ-መራጭ ግንኙነቶች ምክንያት የበላይ ናቸው። ነገር ግን ከቤት ውጭ መሥራት እውነተኛ ደካማ ቦታን ያጋልጣል፡ UV ምክንያት የሚፈጠር መበላሸት፣ ወይም UVID። ከUV60 ጨረር በኋላ፣ ብቃቱ እስከ 6.72% ይቀንሳል።

አብዛኛው ቀደምት ሥራ የUVIDን በከፍተኛ ኃይል ፎቶኖች የSi–H ትስስሮችን በመስበር ነጻ ሃይድሮጅንን በመልቀቅ ላይ ነው ብሎ ወቅሷል። ያ የታሪኩ ክፍል ብቻ ነው። የፀሐይ UV ስፔክትረም ሰፊ የሆነ የ3.1–4.43 eV የኃይል ክልልን ይሸፍናል፣ ስለዚህ ከፊት-ገጽታ ንብርብሮች ጋር ያለው መስተጋብር ከአንድ የSi–H መሰባበር መንገድ በላይ ይሄዳል። እና የፊት Al₂O₃ / SiNₓ ክምር ከኋላ ጎን ይልቅ በUV ላይ እጅግ ደካማ ነው።

እዚህ ላይ ንክኪ የሌለው የIV መሞከሪያ በጣም ይረዳል። የማያጠፋ፣ ምንም የሚበላ ነገር የማይጠቀም፣ በሚሊሰከንድ ፍጥነት የሚሰራ፣ ከBC እና ከባስባር-ነጻ ዲዛይኖች ጋር የሚሰራ፣ እና IV፣ EQE እና PL መለኪያዎችን በአንድ ጊዜ የሚያወጣ ነው።

ይህ ጥናት ToF-SIMS እና depth-profiling XPS በመጠቀም በAl₂O₃ / SiNₓ ንብርብሮች ውስጥ ከUV60 በፊት እና በኋላ የንጥረ-ነገር ስርጭት እና የኬሚካል ትስስር ለውጦችን ይከታተላል። ግኝቱ፡- N–H ትስስር መሰባበር ከSi–H ጎን ለጎን ሁለተኛ የሃይድሮጅን ምንጭ ነው። በአሞርፎስ Al₂O₃ ውስጥ ያሉ Al–O ትስስሮች በUV ተሰብረው ብዙ የኦክስጅን ባዶዎችን ያመነጫሉ። የሃይድሮጅን እና የኦክስጅን ዘዴዎች ተደራርበው የገጽታ ውህደትን ያባብሳሉ፣ ይህም የመከላከያ አስተማማኝነትን ለማሻሻል ግልጽ አቅጣጫ ይሰጣል።

የሙከራ ዘዴ

(ሀ) TOPCon የሶላር ሴል መዋቅር ስዕላዊ መግለጫ (ለ) የተመጣጣኝ የፊት-መዋቅር ናሙና (ሐ) የተመጣጣኝ የኋላ-መዋቅር ናሙና

የተመጣጣኝ የፊት-መዋቅር ናሙናዎች (SiNₓ/Al₂O₃/n-Si/Al₂O₃/SiNₓ) እና የተመጣጣኝ የኋላ-መዋቅር ናሙናዎች (ከSiOₓ/n⁺-poly-Si ንብርብር ጋር) ተዘጋጅተዋል። UV እርጅና በሞጁል ደረጃ ተካሂዷል። የብርሃን ምንጩ በዋናነት UV-A ሲሆን በግምት 11% UV-B፣ በ60°C እና 30% እርጥበት ስር ነበር።

የUV ብርሃን ምንጭ ስፔክትራል ኢራዲያንስ

የፊት እና የኋላ መዋቅር፡- UV መቋቋም ተነጻጽሯል

በ UV መጋለጥ ወቅት በ (a) τeff ላይ የተከሰቱ ለውጦች በ 1×10¹⁵ ሴሜ⁻³ የመርፌ ተሸካሚ ክምችት፣ (b) iVoc፣ እና (c) ባለአንድ-ጎን J₀ ለተመጣጣኝ የፊት- እና የኋላ-መዋቅር ናሙናዎች

የተመጣጣኝ የኋላ መዋቅር ከ 60 ኪ.ወ.ሰ.·ሜ⁻² የ UV መጋለጥ በኋላ በቀላሉ አልተበላሸም። የ 120 nm ውፍረት ያለው የ poly-Si ንብርብር ሁሉንም የ UV ብርሃን ይቀላል እና ውጤታማ መከላከያ ይሰጣል።

የፊት መዋቅር ግን የተለየ ታሪክ ነገረን። τeff ከ 2895.6 μs ወደ 1552.8 μs ወረደ። iVoc ከ 735.5 mV ወደ 715.2 mV ወረደ። ባለአንድ-ጎን J₀ ወደ 18.4 fA·ሴሜ⁻² ከፍ ብሏል፣ ይህም ከመጀመሪያው እሴት በግምት ሦስት እጥፍ ነው። የ Al₂O₃ / SiNₓ ማለፊያ በከፍተኛ ሁኔታ ተበላሽቷል።

የኬሚካል ቅንብር ዝግመተ ለውጥ

ከ UV60 በፊት እና በኋላ በተስተካከለ የተመጣጣኝ የፊት-መዋቅር ናሙና ውስጥ የ (a) ሃይድሮጅን እና (b) ኦክስጅን የጥንካሬ ጥልቀት መገለጫዎች፣ በ ToF-SIMS የተለኩ

ToF-SIMS እንደሚያሳየው ከ UV መጋለጥ በኋላ የሃይድሮጅን ክምችት በግልጽ እየጨመረ ነው፣ በተለይም በ SiNₓ ንብርብር ውስጥ። N 1s XPS ጥልቀት መገለጫ እንደሚያሳየው በ SiNₓ / Al₂O₃ መገናኛ ላይ፣ የ N–H ትስስር ክፍልፋይ ከ 9.64% ወደ 5.97% ወርዷል። ስለዚህ የ N–H ትስስር መሰባበር ከ Si–H በተጨማሪ ሁለተኛው የሃይድሮጅን ምንጭ ነው። የተለቀቀው ሃይድሮጅን ወደ SiNₓ ወለል ክልል ይሰራጫል እና እዚያ ካለው ሲሊከን ጋር እንደገና ይጣመራል፣ ለዚህም ነው የ N–H ክፍልፋይ በዚያ ወለል አጠገብ በእውነቱ የሚጨምረው።

ኦክስጅን እኩል ጠቃሚ ታሪክ ይነግራል። በAl₂O₃ ንብርብር ውስጥ ያለው ኦክስጅን በትንሹ ቀንሷል፣ በSiNₓ/Al₂O₃ እና Al₂O₃/Si መገናኛዎች ላይ ያለው ኦክስጅን ግን ጨምሯል። ይህ የAl–O ትስስሮች እየተሰበሩ እና ነጻ ኦክስጅን ወደ ውጭ እየሄደ መሆኑን ያመለክታል። በተስማሚ ክሪስታል ውስጥ የAl–O ትስስር ኃይል ወደ 5.3 eV ነው። ነገር ግን በአሞርፎስ Al₂O₃ ውስጥ፣ በቂ ቅንጅት የሌላቸው የአሉሚኒየም አየኖች እና የኦክስጅን ባዶዎች ኤሌክትሮኖችን ይይዛሉ እና አሉታዊ ቻርጅ ይሆናሉ፣ ይህም ለአጎራባች Al–O ትስስር መሰበር የማግበር ኃይልን ወደ 2.4 eV ዝቅ ያደርገዋል። ይህ ማለት 400 nm UV ብርሃን (3.1 eV) እነሱን ለመስበር በቂ ነው ማለት ነው።

ከUV60 በፊት እና በኋላ በAl₂O₃/SiNₓ ንብርብር የተለያዩ መገናኛዎች ላይ የN 1s ጥልቀት-መገለጫ XPS ስፔክትራ፣ ለN–Si (397.5 eV) እና N–H (399.5 eV) ትስስሮች የተገጠሙ ኩርባዎች ያሉት

O 1s XPS የላቲስ ኦክስጅን (OI) ወደ ኦክስጅን ባዶዎች (OII) ሲቀየር ያሳያል። በAl 2p ስፔክትራ ውስጥ፣ የAl₂O₃ ክፍልፋይ ከ69.99% ወደ 60.36% ወርዷል አል–OH ግን ከ30.01% ወደ 39.64% አድጓል። በSi 2p ስፔክትራ ውስጥ፣ Si²⁺ ጨምሯል ከፍተኛ ቫለንስ ያለው ሲሊከን ግን ቀንሷል። የኦክስጅን ባዶዎች ሲፈጠሩ የሚለቀቁት ኤሌክትሮኖች ሲሊከንን ከከፍተኛ ኦክሳይድ ሁኔታዎች ይቀንሳሉ። በአጠቃላይ፣ እነዚህ በኦክስጅን፣ አሉሚኒየም እና ሲሊከን ትስስር ላይ የተደረጉ ለውጦች የAl₂O₃ ፊልም ጥራት ቀድሞውኑ እንደተጎዳ ያሳያሉ።

የኤሌክትሪክ አፈጻጸም መበላሸት

ከUV60 በፊት እና በኋላ የTOPCon የፀሐይ ሴል EQE እና ነጸብራቅ ኩርባዎች

በUV60 መጋለጥ ወቅት የTOPCon የፀሐይ ሴል የፊት እውቂያ መቋቋም ለውጥ

ከUV60 በኋላ ነጸብራቅ በመሠረቱ ሳይለወጥ ቆይቷል። EQE ከ500 nm በታች ባለው አጭር የሞገድ ርዝመት ክልል ውስጥ መጠነኛ ውድቀት አሳይቷል፣ ይህም ከጠንካራ የፊት ገጽ ዳግም ውህደት ጋር ይዛመዳል። የፊት እውቂያ መቋቋም ከUV መጠን ጋር በመስመራዊ መልኩ ጨምሯል፣ 4.1 mΩ·cm² ላይ ደርሷል፣ ይህም በግምት 8.6 እጥፍ ከፍ ያለ ነው። መንስኤው፡ በማለፊያ ሽፋን ውስጥ የሚፈጠሩት ነጻ ሃይድሮጅን እና ኦክስጅን ወደ ኤሌክትሮድ መገናኛ በመሰራጨት በሬዶክስ ምላሾች ውስጥ ይሳተፋሉ። UV በብር ገጽ ላይ ያሉትን የውሃ ሞለኪውሎች ወደ ሃይድሮክሳይል ራዲካል ይለውጣል፣ እና አብረው የብረት ኤሌክትሮዱን ይበላሻሉ።

በUV60 መጋለጥ ወቅት የኤሌክትሪክ አፈጻጸም ውድቀት መጠኖች፡ (a) Voc (b) Jsc (c) FF (d) Eff

Voc በ3.46% አንጻራዊ ውድቀት አሳይቷል፣ ይህም በፊት ገጽ ማለፊያ መበላሸት እና በጄኔሬተር J₀ መጨመር ምክንያት ነው። FF በ2.82% ወድቋል፣ ይህም በከፍተኛ የፊት እውቂያ መቋቋም ምክንያት ነው። Jsc በ0.64% ብቻ ወድቋል፣ ምክንያቱም የአጭር ሞገድ ርዝመት EQE ኪሳራ ውስን ነበር። የመጨረሻው የፎቶቮልታይክ ልወጣ ብቃት ኪሳራ 6.72% ደርሷል።

ማጠቃለያ

የTOPCon ሴሎች የፊት SiNₓ/Al₂O₃ መዋቅር ከኋላ መዋቅር በበለጠ ለUV በጣም ደካማ ነው። በUV ስር፣ Si–H እና N–H ቦንዶች በቅደም ተከተል ይሰበራሉ እና ነጻ ሃይድሮጅን ይለቃሉ። በአሞርፎስ Al₂O₃ ውስጥ ያሉ Al–O ቦንዶች በUV ስር ይሰበራሉ፣ ነጻ ኦክስጅን ይለቃሉ እና ብዙ የኦክስጅን ባዶዎችን ይፈጥራሉ። Al₂O₃ ወደ Al–OH ይቀየራል እና የሲሊኮን ቫለንስ ይቀየራል። እነዚህ ሁለት የመበላሸት ዘዴዎች፣ ሃይድሮጅን እና ኦክስጅን፣ ይደራረባሉ እና የገጽታ ውህደትን ያባብሳሉ። የፊት እውቂያ የመቋቋም አቅም ላይ ያለውን ሹል ጭማሪ ይጨምሩ፣ ውጤቱም 6.72% የብቃት መጥፋት ነው። ስራው TOPCon UVIDን ለመረዳት እና የፓሲቬሽን ንብርብሮችን የረጅም ጊዜ አስተማማኝነት ለማሻሻል ጠቃሚ ማጣቀሻ ይሰጣል።

የOoitech እይታ

UVID የፊት ክምር አስተማማኝነት በእውነት የሚፈተንበት ቦታ መሆኑን እያሳየ ነው፣ ስለዚህ በሞዱል መስመር ላይ SiNₓ/Al₂O₃ ክምችት እና መከለልን እንዴት እንደሚገነቡ እና እንደሚቆጣጠሩ ከሴል አዘገጃጀት ጋር እኩል አስፈላጊ ነው። በእኛ turnkey TOPCon እና PERC ሞዱል መስመሮች ላይ ተመሳሳይ ትምህርት በ layup፣ lamination እና EL በኩል ሲከሰት እናያለን፣ ትናንሽ የሂደት ምርጫዎች ፓነሎች ለዓመታት በውጭ የሚቆዩ እንደሆነ ይወስናሉ። ከፋብሪካው ወለል ላይ ተጨማሪ ተግባራዊ እይታዎች ከፈለጉ፣ የOoitech YouTube ቻናል በ www.youtube.com/ooitech መከተል ተገቢ ነው።