02-单多晶硅PERC太阳电池的衰减—国际最新研究进展回顾-王文静

单多晶硅PERC太阳电池的衰减——国际最新研究进展回顾王文静中科院电工所中国科学院大学目录1.PERC电池及其光衰现象2.单晶PERC电池的LID光衰3.多晶PERC电池的LeTID光衰4.多晶PERC电池的LeTID光衰的治理方案P型硅衬底太阳电池的衰减问题PERC电池的光衰特性光强400W/m2，样品温度75℃KlausRamspeck,et.al.,Proceedingof27thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,(2012)861-865多晶PERC多晶Al-BSF均有LeTIDCZPERCCZAl-BSF均为B-O型PERC电池的两种类型的光衰1.与O-B对或Fe-O对相关的光衰2.与B-O或Fe-O对无关的光衰，未知机理的光衰单晶PERC多晶PERC多晶PERC容易恢复较难恢复单晶硅PERC电池的LIDPERC电池的衰减高于BSF电池1.S.W.Glun,et.al.,Proc.OfProc.Of31thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConferenceandExhibition,(2015)259-2632.KlausRamspeck,et.al.Proceedingof27thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,(2012)861-86575℃@0.4kW/m2单晶PERC电池的LID特点与BO对有关掺Ga可大部分消除LeTID与氧含量有关LID较BSF电池大光衰与衬底温度无关长时间光照可恢复可使用光照+退火方法消除Centrotherm公司的光照退火的恢复设备NoregenerationPERCcell,LID6%。WithregenerationPERCcell,LIDreductionofupto80%国产PERC电池的光照恢复设备CeramicsrollerssavetheenergyLID恢复的电流+退火设备Withregeneration:LID2%Withoutregeneration:LID4%。KyuminLee,et.al.,Proceedingof31stEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,(2015)1827-1829单晶硅PERC电池的LID衰减和恢复机理Light+ThermalCurrent+Thermal多晶硅PERC电池的LeTID多晶PERC电池的光照热衰减LightelevatedTemperatureInduceDegradation（LeTID）KlausRamspeck,et.al.,Proceedingof27thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,(2012)861-865多晶PERC电池的LeTID与B-O无关GadopedmcSiPERCandAl-BSFcellT=75℃KlausRamspeck,et.al.,Proceedingof27thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,(2012)861-865LeTID主要与体材料有关（与表面钝化特性无关）KlausRamspeck,et.al.,Proceedingof27thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,(2012)861-865光衰67%光衰71%LeTID经常长期辐照可以恢复HighT+HighΔn（Vocmodule），fastrecoverHighT+lowΔn（Iscmodule），slowrecoverLowT，slowrecoverF.Kersten,et.al,Proceedingof31stEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,(2015)1822LeTID与载流子注入浓度有关在低注入的Jsc模式LeTID严重在高注入的Voc模式LeTID较轻在MPPT模式LeTID介于两者之间F.Kersten,et.al,Proceedingof31stEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,(2015)1822LeTID现象的不稳定性75℃/1sun/24hr25℃/1sun/24hr75℃/1sun/24hrF.Kersten,et.al,Proceedingof31stEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,(2015)1822硅锭不同位置的LeTID光衰硅锭中部光衰最严重底部次之顶部最轻并不与间隙氧含量一致Isc模式最严重FF模式次之Voc模式最轻F.Kersten,et.al,Proceedingof31stEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,(2015)1822硅锭不同位置的LeTID后Voc的实验结果F.Kersten,et.al,Proceedingof31stEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference,(2015)18222016年新的多晶PERC电池光衰结果烧结温度高导致LeTID严重500kWhr辐照量可以恢复多晶PERC电池需要价格低电极烧结温度DennisBredemeier,et.al,Proceedingof32ndEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference(2016)504温度与LeTID恢复的关系增加辐照退火温度可以大大加快恢复速度8hr@185℃1sun稳定寿命315μs10min@300℃1sun稳定寿命230μsDennisBredemeier,et.al,Proceedingof32ndEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference(2016)504温度与LeTID恢复的关系高温恢复寿命再衰减的时间也较快300℃处理样品在30h开始衰减185℃在400h才开始衰减两家德国企业制备了无LeTID现象的多晶PERC电池多晶硅电池LeTID的特性多晶硅PERC电池的光衰减行为与光照时衬底温度有关（LeTID）多晶PERC的LeTID衰减量较多晶Al-BSF电池来的大（6%~10%）多晶PERC的LeTID衰减需要nX102kWh的辐照计量才能出现明显变化多晶PERC的LeTID衰减不只与BO对有关（掺Ga不起作用）多晶PERC的LeTID衰减与体内的复合有关，与表面钝化特性关系不大多晶PERC的LeTID衰减在长时间加温光照后会恢复多晶PERC的LeTID衰减的特性与少数载流子注入浓度有关（Isc,FF,Voc）多晶PERC的LeTID衰减特性与电池的热历史有关目前世界上Q-Cell和SolarWorld具有未公开的多晶硅电池LeTID的解决方案多晶PERC电池的LeTID的解决方案最新研究结果之一：吸杂对于PERC电池光衰LeTID的影响P吸杂，Al吸杂，P/Al共吸杂样品ASiNx:H样品BP吸杂+SiNx:HPOCl3扩散730℃退火处理样品CAl吸杂+SiNx:H背表面丝印AL样品CP+Al吸杂+SiNx:HPOCl3扩散前面PECVD镀SiNx:H烧结去除SiNx，发射极，铝背场双面镀SiNx:HAnnikaZuschlag,et.al.DEGRADATIONANDREGENERATIONINMC-SIAFTERDIFFERENTGETTERINGSTEPS,Proceedingof32ndEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference(2016)498各种吸杂对光衰的影响未吸杂磷吸杂铝吸杂磷铝吸杂AnnikaZuschlag,et.al.Proceedingof32ndEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference(2016)49875℃@0.9-Sun条件下Voc的光衰吸杂抑制光衰小结光衰与工艺过程密切相关光衰主要是提效应（而非表面效应）吸杂可以抑制光衰P吸杂较Al吸杂更有效吸杂后的高温过程使得杂质发生再分布，从而使光衰恢复较高少子寿命的区域，也较先恢复最新研究结果之二：退火及激光快速退火抑制LeTID小结多晶PERC电池的光衰与电池的热过程密切相关如果SP浆料允许，将降低烧结温度100℃~150℃可以综合使用两种稳定光衰的过程：方法一：热处理在SP之后增加热处理降低对CID的敏感性开过程可能导致FF问题方法二：加速退化及恢复高强度光照和辅助温度以加速光衰以及随后的恢复同时钝化BO缺陷和其他缺陷得到最佳结果时间较长结合钝化激光退火加快光衰的恢复C.Chen,et.al.,of32ndEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference(2016)2DO.2.41.标准处理条件：70℃@0.46kW/m2，宽带卤素灯——几百个小时2.加速处理条件：140℃@44.8kW/m2，938nm激光——小于30s光照衰退与烧结温度相关C.Chen,et.al.,of32ndEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference(2016)2DO.2.4不同激光热处理时间的光衰的影响C.Chen,et.al.,of32ndEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference(2016)2DO.2.4几种不同的热处理对光衰的影响C.Chen,et.al.,of32ndEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference(2016)2DO.2.4结论P型单晶硅PERC电池的的衰减要高于BSF电池P型单晶硅PERC电池的的衰减仍然与B-O对、Fe-B对相关P型多晶衬底PERC电池有新型的衰减特性，有不同的特性：光照时的温度有关（LeTID）衰减量较大与B-O对无关无法进行光照退火或电流退火恢复经长期辐照可以恢复P型多晶衬底PERC电池有新型的LeTID特性的机理仍旧不清楚但是Q-Cell和SolarWorld公司制造出了无LeTID的mc-PERC电池Thanks