Bron: ecogeneration.com.au
Experts hebben consequent gewezen op de uitdagingen waarmee PERC-technologie kort na installatie wordt geconfronteerd met betrekking tot mogelijke degradatie-effecten. LONGi Solar heeft gewerkt aan het aanpakken van het probleem van door licht geïnduceerde degradatie (LID) in PERC-cellen en -modules om degradatieproblemen te voorkomen en modules van de beste kwaliteit aan te bieden.
In de afgelopen jaren heeft een ander fenomeen van de efficiëntie van zonnecellen/modules ieders aandacht getrokken: door licht en verhoogde temperatuur geïnduceerde degradatie, of LeTID.
Aangenomen wordt dat LeTID wordt veroorzaakt door interactie tussen metaalverontreiniging en waterstof in wafels. Met gallium-gedoteerde wafels is het gemakkelijker om LeTID in zonnecellen te controleren, omdat het niet nodig is om overmatige waterstof in celverwerking te introduceren om LID te verminderen, zoals vereist voor met borium gedoteerde wafels.
Door licht geïnduceerde degradatie wordt over het algemeen beschouwd als veroorzaakt door een boor-zuurstofcomplex dat wordt gevormd onder lichte verlichting, dat de efficiëntie en het vermogen van de zonnecel na installatie vermindert. Om LID te verminderen, kunt u ofwel de zuurstofconcentratie in wafels verlagen of boor (B) vervangen door andere doteermiddelen, zoals gallium (Ga). Onderzoek uitgevoerd door het Institute for Solar Energy Research Hamelin (ISFH) en LONGi heeft aangetoond dat Ga-doping en wafers met een laag zuurstofgehalte effectief zijn, zoals aangetoond in figuur 1.
Met procesoptimalisatie bij het trekken van ingots en celproductiestadia, vertoonden zonnecellen gemaakt met Ga-gedoteerde wafels efficiëntieverbeteringen van 0,06-0,12% (abs) vergeleken met B-gedoteerde wafels.
Door grondig onderzoek en testen kwamen de technologie-experts van LONGi tot de conclusie dat LID- en LeTID-problemen effectief konden worden opgelost door gebruik te maken van met gallium gedoteerde monokristallijne siliciumwafels in combinatie met celprocescontrole, zonder de noodzaak van een regeneratiebehandeling (lichte injectie of elektrische injectie).
Vergeleken met met boor gedoteerde siliciumwafels, kunnen met gallium gedoteerde siliciumwafels de efficiëntie van PERC-cellen verbeteren. Er is geen boor-zuurstofcomplex in met gallium gedoteerde PERC-cellen, dus er is niet het gebruikelijke fenomeen van boor-zuurstof-LID. In de recente whitepaperGallium-gedoteerd monokristallijn silicium lost het probleem van de LID van een PERC-module volledig op, heeft LONGi haar bevindingen over dit onderwerp samengevat, ondersteund door gerelateerde onderzoeken. Onderzoek wijst er sterk op dat de toepassing van met gallium gedoteerde siliciumwafels effectief de initiële LID kan verminderen waarvan cellen die met borium gedoteerde p-type siliciumwafels hebben lang geleden hebben geleden.
Het LONGi-team voerde een LID-test uit van met gallium gedoteerde en met boor gedoteerde PERC-cellen. De test gebruikte LONGi's in massa geproduceerde bifaciale PERC-cellen (die een celefficiëntie hadden van ongeveer 22,7%). Hieronder volgt een onderdeel van het testschema inclusief het testitem, type en aantal cellen.
Test resultaten
1zon, 75°C:Om de LeTID volledig weer te geven, heeft LONGi een testtemperatuur van 75°C aangenomen. Figuur 2 toont de testresultaten van 264 uur bij 1zon, 75°C. De met boor gedoteerde cel degradeert tot maximaal 2,3% na 8 uur en herstelt vervolgens tot een stabiele waarde van 1,3% na 96 uur. De afbraakwaarde van met gallium gedoteerde cellen is in principe stabiel op 96 uur bij 1,2%, en wordt daarna langzaam afgebroken tot 1,3% (216 uur) en daarna enigszins hersteld.
×10zons,>100°C:Het LeTID-proces kan worden versneld door ×10suns,>100°C aan te nemen. De testresultaten van met gallium gedoteerde PERC-cellen volgens deze methode worden getoond in figuur 3. Met behulp van deze testmethode onderging de met gallium gedoteerde cel ook een proces van eerst degradatie en vervolgens terugkeer naar stabiliteit. De afbraak bereikte de maximale waarde van 1,05% na 5 minuten en begon zich te stabiliseren op een vrij laag niveau van 0,3% na 90 minuten.
Resultaten ondersteund door onafhankelijk onderzoek
Tine U. Naerland van de Arizona State University (samen met andere onderzoekers) bestudeerde de degradatie van de levensduur van de minderheidsdragers van met indium gedoteerde, met gallium gedoteerde en met borium gedoteerde siliciumwafels zonder onzuiverheden bij kamertemperatuur van 25°C, zoals weergegeven in figuur 4.
Het is te zien dat de levensduur van de minderheidsdrager van met gallium gedoteerde siliciumwafels in principe een constante waarde van ongeveer 300 s na 10 seconden handhaaft.4s lichtblootstelling, terwijl die van met borium gedoteerde en met indium gedoteerde siliciumwafels continu en sterk achteruitgaan. Daarom is de met gallium gedoteerde siliciumwafel onder lichtomstandigheden bij lage temperatuur relatief stabiel en heeft in principe geen degradatie. In het geval van daadwerkelijke blootstelling aan de buitenlucht, zal de werktemperatuur van de cel echter hoger zijn dan 60 ° C, en de met gallium gedoteerde cel zal ook een bepaalde mate van LeTID hebben onder invloed van temperatuur. Haar onderzoek vormt een duidelijke aanvulling op LONGi's testresultaten van de LID van met gallium gedoteerde PERC-cellen en geregenereerde met boor gedoteerde PERC-cellen bij verschillende temperaturen.
Een ander gerelateerd onderzoek is gedaan door Nicholas Grant en John Murphy van de Universiteit van Warwick, die onlangs de levensvatbaarheid van indiumdoping hebben bestudeerd en hebben vastgesteld dat het relatief diepe acceptorniveau het potentieel ervan beperkt. "Met gallium gedoteerd silicium heeft een zeer stabiele en hoge levensduur aangetoond bij langdurige verlichting. Er zijn ook geen schadelijke recombinatie-actieve defecten bekend", zei Grant in een recente interactie met een toonaangevend tijdschrift voor de zonne-industrie.
De toepassing van met gallium gedoteerde siliciumwafels kan effectief de initiële LID verminderen waarvan cellen die met borium gedoteerde p-type siliciumwafels gebruiken al lang geleden hebben. Daarom vereist met gallium gedoteerd silicium niet de extra stabilisatiestappen die worden gebruikt om degradatie te verminderen, in tegenstelling tot de met borium gedoteerde status-quo. De gemiddelde efficiëntie van met gallium gedoteerde cellen is 0,09% hoger dan die van met borium gedoteerde cellen.
"Mijn team voerde stabilisatietests uit en er werd geen significante degradatie van de PERC-zonnecellen waargenomen met behulp van met gallium gedoteerd siliciumsubstraat", zei hij. "Daarentegen hebben we significante degradatie waargenomen voor een equivalente PERC-zonnecel met een met borium gedoteerd siliciumsubstraat onder dezelfde experimentele omstandigheden."