TOPCon太阳能电池在UV辐照下的电性能衰减与恢复机制研究

TOPCon太阳能电池的UV辐照衰减特性主要受正面和背面钝化方式的影响，正面更容易受到UV辐照的影响。通过提高SiNx层的折射率和增加AlOx层的厚度，可以有效提高TOPCon太阳能电池的抗UV辐照能力，减少光电转换效率的衰减。

本文针对TOPCon太阳能电池在不同UV辐照条件下的电性能衰减特性进行研究，并对提高此类太阳能电池抗UV辐照的方式进行分析。通过美能复合紫外老化试验箱的测试，我们能够更全面地评估TOPCon太阳能电池在不同UV辐照条件下的性能表现。

研究方法

选取A、B、C三家厂商生产的TOPCon太阳能电池，采用单晶硅片制备成太阳能电池。使用紫外环境箱对太阳能电池进行UV辐照处理，并利用I-V测试设备测试电性能。

测试了太阳能电池正面和背面在未盖光伏镀膜玻璃、盖有光伏镀膜玻璃两种情况下的电性能衰减。分析了不同SiNx层折射率和AlOx层厚度对太阳能电池抗UV辐照能力的影响。实验准备

TOPCon太阳能电池的制备流程

展示了TOPCon太阳能电池的制备流程，包括激光掺杂（SE）、硼硅玻璃（BSG）、低压化学气相沉积（LPCVD）、磷硅玻璃（PSG）和原子层沉积（ALD）等步骤。

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三种太阳能电池的初始电性能参数

紫外环境箱在UV波段的光谱能量分布

波长范围：280 nm到400 nm，覆盖了UVA（320-400 nm）和UVB（280-320 nm）波段。

能量分布：光谱辐照度在不同波长下的变化，UVA的能量分布较高，而UVB的能量分布相对较低。不同UV辐照下的太阳能电池电性能测试

正面未盖光伏镀膜玻璃的受UV辐照后的各项电性能变化趋势

在正面未盖光伏镀膜玻璃的情况下，UV辐照对TOPCon太阳能电池的电性能有显著影响，尤其是光电转换效率和开路电压的衰减较为明显。

C太阳能电池在各项电性能参数上的衰减幅度均小于A和B太阳能电池，表明其抗UV辐照能力较强。太阳能电池开路电压的衰减是导致光电转换效率衰减的主要原因。

背面未盖光伏镀膜玻璃UV辐照后的各项电性能参数变化趋势

在背面未盖光伏镀膜玻璃的情况下，UV辐照对TOPCon太阳能电池的电性能影响较小，且C太阳能电池的光电转换效率在UV辐照后有所提升。

A和B太阳能电池的光电转换效率在UV辐照后略有衰减，但幅度较小，表明背面UV辐照对太阳能电池的电性能影响相对有限。

填充因子的衰减是导致光电转换效率衰减的主要原因，但C太阳能电池的填充因子衰减幅度最小，进一步验证了其背面抗UV辐照能力较强。

不同UV辐照总量下三种太阳能电池的EQE曲线

UV辐照对TOPCon太阳能电池的短波段（300～450 nm）光电转换能力有显著影响，随着UV辐照总量的增加，短波段的EQE值逐渐下降。

C太阳能电池在短波段的EQE下降幅度最小，表明其在短波段的抗UV辐照能力较强。

不同暗退火工艺时间后三种太阳能电池的EQE曲线

暗退火工艺对A和B太阳能电池在短波段（300～450 nm）的光电转换能力有一定的修复作用，但随着暗退火工艺时间的增加，修复效果逐渐减弱。

C太阳能电池的EQE曲线在暗退火工艺后变化不大，表明其在短波段的光电转换能力受UV辐照影响较小，且暗退火工艺对其影响有限。

A和B太阳能电池在短波段的EQE值恢复幅度较大，表明其在短波段的光电转换能力受UV辐照影响较大，且暗退火工艺对其有一定的修复作用。

正面盖有光伏镀膜玻璃受UV辐照后的各项电性能参数变化趋势

在正面盖有光伏镀膜玻璃的情况下，UV辐照对TOPCon太阳能电池的电性能影响较小，且C太阳能电池的光电转换效率在UV辐照后基本保持不变。

A和B太阳能电池的光电转换效率在UV辐照后略有衰减，但幅度较小，表明光伏镀膜玻璃能有效阻挡大部分UV辐照，降低其对太阳能电池电性能的不利影响。

填充因子的衰减是导致光电转换效率衰减的主要原因，但C太阳能电池的填充因子衰减幅度最小，进一步验证了其抗UV辐照能力较强。TOPCon太阳能电池的抗UV辐照方式分析

不同SiNx层折射率时，电池电性能随UV辐照总量的变化量

在AlOx层厚度保持不变的情况下，随着SiNx层折射率的增加，TOPCon太阳能电池的电性能衰减幅度逐渐减小。

当SiNx层折射率为2.20时，TOPCon太阳能电池的光电转换效率、短路电流、开路电压和填充因子的衰减幅度均最小，表明其抗UV辐照能力较强。

SiNx层折射率的增加有助于提升TOPCon太阳能电池的抗UV辐照能力，减少电性能的衰减。

不同AlOx层厚度时，电池电性能随UV辐照总量的变化量

在SiNx层折射率保持不变的情况下，随着AlOx层厚度的增加，TOPCon太阳能电池的电性能衰减幅度逐渐减小。

当AlOx层厚度为4.8 nm时，TOPCon太阳能电池的光电转换效率、短路电流、开路电压和填充因子的衰减幅度均最小，且填充因子有所增大，表明其抗UV辐照能力较强。

增加AlOx层厚度有助于提升TOPCon太阳能电池的抗UV辐照能力，减少电性能的衰减。

本研究通过对TOPCon太阳能电池在不同UV辐照条件下的电性能衰减特性进行深入分析，揭示了太阳能电池正面和背面在UV辐照下的衰减机理差异，并提出了有效的抗UV辐照策略。实验结果表明，UV辐照对太阳能电池正面的影响更为显著，而通过提高SiNx层的折射率和增加AlOx层的厚度，可以显著提升TOPCon太阳能电池的抗UV辐照能力，减少光电转换效率的衰减。美能复合紫外老化试验箱

美能复合紫外老化试验箱进行加速老化测试，该试验箱能够提供280至400nm范围内的紫外光谱，模拟太阳能光中的紫外部分，同时保持150至250W/㎡的辐照强度，以加速老化过程。

• 辐照强度：150-250W/㎡（可定制500-1000W/㎡超级紫外）

• UVB含量：3%-9%

光谱范围：280-400nm

美能复合紫外老化试验箱能够精确控制UV辐照的强度和时间，确保实验数据的准确性和可重复性。通过美能复合紫外老化试验箱的测试，我们能够更全面地评估TOPCon太阳能电池在不同UV辐照条件下的性能表现，为优化太阳能电池的抗UV辐照能力提供了重要的实验依据。

原文出处：TOPCon 太阳电池的 UV辐照衰减特性及抗 UV 辐照方式研究

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