n-टाइप बैक-कॉन्टैक्ट सोलर सेल्स में तापमान क्षरण और LeTID गतिशीलता

उत्पाद परिचय

इंटरडिजिटेटेड बैक-संपर्क (IBC) सौर कोशिकाएं दोनों ध्रुवता के धातु संपर्कों को पीछे की ओर ले जाती हैं। सामने कोई ग्रिडलाइन छाया नहीं होती, इसलिए टेक्सचरिंग और एंटी-रिफ्लेक्शन कोटिंग के ऑप्टिकल लाभ पूर्ण रूप से प्राप्त होते हैं। अच्छे पैसिवेशन और संपर्क प्रक्रिया के साथ, n-type IBC बहुत उच्च खुले-सर्किट वोल्टेज और धारा घनत्व तक पहुंच सकता है।

व्यापार-बंद डिजाइन में निर्मित संरचनात्मक संवेदनशीलता है। फोटोजनित अल्पसंख्यक वाहकों को पीछे के इंटरडिजिटेटेड एमिटर द्वारा एकत्र करने से पहले आधार के पार पार्श्व रूप से यात्रा करनी पड़ती है। डिवाइस का प्रदर्शन बड़े पैमाने पर बल्क जीवनकाल और पश्च पैसिवेशन गुणवत्ता पर निर्भर करता है। एक बार पश्च इंटरफ़ेस पुनर्संयोजन या संपर्क रिसाव थर्मल रूप से सक्रिय हो जाता है, अंधेरे संतृप्ति धारा घनत्व J0 अनुपातहीन रूप से बढ़ जाता है, और Voc को नुकसान होता है।

यही इस कार्य का प्रवेश बिंदु है। एक n-type IBC कोशिका पर, तीन प्रकार के साक्ष्य को एक ही थर्मल वातावरण में रखा गया है ताकि वे एक साथ जुड़ें: 25 से 85°C तक प्रकाशित J-V माप, 45 से 85°C पर एक सूर्य के तहत 960 मिनट तक चलाया गया LeTID तनाव प्रयोग, और उसी तापमान सीमा पर अंधेरे I-V विश्लेषण।

प्रयोगात्मक डिजाइन

n-type IBC कोशिका का अनुप्रस्थ काट योजनाबद्ध: पीछे इंटरडिजिटेटेड p+ एमिटर और n+ BSF संपर्क, सामने टेक्सचरिंग और ARC।

परीक्षण कोशिका का क्षेत्रफल 258.3 सेमी² है, वेफर मोटाई 151 ± 6 μm है, पीछे की इंटरडिजिटेटेड अवधि लगभग 480 μm है, और एमिटर और BSF उंगली की चौड़ाई लगभग 250 μm और 90 μm है। प्रकाशित माप AM1.5G, 100 mW/cm² पर चले। प्रत्येक तापमान बिंदु पर, थर्मल स्थिरीकरण के बाद, पांच स्कैन का औसत लिया गया। LeTID तनाव को सीधे तनाव तापमान पर मापा गया, बीच में ठंडा किए बिना, और 1, 2, 4, 8 मिनट आदि के घातीय अंतराल पर लॉग किया गया। प्रत्येक पैरामीटर को उसके प्रारंभिक मान पर सामान्यीकृत किया गया, जो आंतरिक क्षरण गतिशीलता को तात्कालिक तापमान-गुणांक प्रभाव से अलग करता है।

स्थिर-अवस्था थर्मल संवेदनशीलता

चार मापदंडों का उनके अपने 25°C मानों के सापेक्ष सामान्यीकृत तापीय विकास।

25°C पर सेल में Jsc लगभग 38.6 mA/cm², Voc लगभग 0.743 V, FF लगभग 79%, और दक्षता लगभग 22.7% दिखती है। 85°C तक गर्म करने पर, Jsc केवल लगभग 3% (+0.0203 mA·cm⁻²·K⁻¹, लगभग +0.05%/K) बढ़ता है। Voc −1.4 mV/K (लगभग −0.2%/°C) पर रैखिक रूप से गिरता है। दक्षता लगभग 9% घटती है, और FF मुश्किल से हिलता है।

छोटी धारा वृद्धि बैंडगैप संकीर्णन से आती है। वार्ष्णि संबंध के तहत अवशोषण किनारा लंबी तरंग दैर्ध्य की ओर स्थानांतरित होता है, इसलिए फोटोजनन को थोड़ा बढ़ावा मिलता है। तेज वोल्टेज क्षय J0(T) की घातीय वृद्धि से आता है, जो आंतरिक वाहक सांद्रता और पुनर्संयोजन गतिविधि द्वारा नियंत्रित होता है। Voc ln(Jsc/J0) के साथ स्केल करता है, इसलिए J0 में मध्यम वृद्धि मापने योग्य हानि पैदा करने के लिए पर्याप्त है।

यह तापमान गुणांक −1.3 से −1.6 mV/K की सीमा में है जो उच्च गुणवत्ता वाले क्रिस्टलीय सिलिकॉन उपकरणों के लिए सामान्य है। यह प्रतिरोध- या परिवहन-सीमित के बजाय पुनर्संयोजन-सीमित सेल को चिह्नित करता है। सामान्यीकरण के बाद रैंकिंग उतनी ही स्पष्ट है: 85°C पर Voc लगभग 15% गिरता है, दक्षता लगभग 9%, FF ±1% के भीतर रहता है, और Jsc वास्तव में लगभग 3% बढ़ता है।

LeTID गतिकी

LeTID क्षय गतिकी।

स्थिर-अवस्था माप केवल "कितना गर्म" का उत्तर देता है। LeTID तनाव प्रयोग "यह समय के साथ कैसे बदलता है" को भरता है। 85°C पर, Voc पहले 10 से 30 मिनट में तेजी से गिरता है, फिर धीरे-धीरे अर्ध-संतृप्ति की ओर बढ़ता है। कम तापमान पर क्षय बहुत हल्का होता है। 960 मिनट के बाद Voc लगभग 0.69 V तक गिर जाता है, Jsc पूरे समय ±2% के भीतर रहता है, FF थोड़ा उतार-चढ़ाव करता है, और प्रयोगात्मक विंडो के अंदर कोई पुनर्जनन नहीं दिखता है। चूंकि माप तापीय स्थिरीकरण के बाद तनाव तापमान पर लिए गए थे, प्रारंभिक वोल्टेज गिरावट को क्षणिक तापीय संतुलन के बजाय तेजी से दोष-अवस्था सक्रियण के लिए जिम्मेदार ठहराया जाना चाहिए। स्थिर Jsc कहता है कि फोटोजनन और शॉर्ट-सर्किट निष्कर्षण प्रभावित नहीं हुए, इसलिए प्रमुख हानि जनन-सीमित नहीं है। लेखक एक सीमा भी नोट करते हैं: कोई डार्क-एनील नियंत्रण प्रयोग नहीं है, इसलिए शुद्ध तापीय प्रभाव के योगदान को पूरी तरह से खारिज नहीं किया जा सकता है।

डार्क-अवस्था सत्यापन

डार्क विद्युत व्यवहार और रिसाव चैनल: (a) डार्क J-V वक्र, (b) अंतर प्रतिरोध, (c) निकाला गया शंट और श्रृंखला प्रतिरोध, (d) शंट चालकता का अरहेनियस विश्लेषण जो Ea ≈ 1.10 eV देता है।

डार्क I-V समस्या को प्रकाशित क्षेत्र के बाहर से देखता है। तापमान के साथ अग्र धारा स्पष्ट रूप से बढ़ती है। कम-बायस ढलान शंट प्रतिरोध में स्पष्ट गिरावट दिखाता है, जबकि उच्च-धारा क्षेत्र में बहुत कम बदलाव होता है। इसलिए तापमान-संचालित प्रतिरोध विकास लीकेज सक्रियण द्वारा प्रभावित होता है, न कि श्रृंखला-प्रतिरोध क्षरण द्वारा। आदर्शता कारक 1.05 से 1.25 पर बना रहता है, जिसका अर्थ है कि प्रसार पुनर्संयोजन प्रमुख है, उच्च तापमान पर संभावित SRH योगदान के साथ।

शंट चालकता का अरहेनियस विश्लेषण ln(1/Rsh) बनाम 1/T का अच्छा रैखिक फिट देता है (R² = 0.97), जिसमें सक्रियण ऊर्जा 1.10 ± 0.08 eV है। यह सिलिकॉन बैंडगैप (लगभग 1.12 eV) के तुलनीय है और रिपोर्ट की गई LeTID सीमा 0.8 से 1.2 eV के भीतर आता है। बैंडगैप-पैमाने की सक्रियण ऊर्जा अक्सर गहरे-स्तर दोष-सहायित चालन से जुड़ी होती है, लेकिन आंतरिक वाहक सांद्रता के योगदान को खारिज नहीं किया जा सकता। इसलिए यह विशिष्ट दोष प्रजाति की पहचान किए बिना तापीय रूप से सक्रिय लीकेज व्यवहार का समर्थन करता है।

एकीकृत ढांचा और क्षेत्र एक्सट्रपोलेशन

साक्ष्य की तीन पंक्तियाँ एक घटनात्मक ढांचे में अभिसरित होती हैं: J0(t, T) = J0,intr(T) + A·Ndef(t, T)। आंतरिक संतृप्ति धारा के ऊपर एक तापीय रूप से सक्रिय दोष योगदान बैठता है जो समय और तापमान के साथ विकसित होता है। यह फिर Voc = (nkT/q)·ln(Jsc/(J0 + 1)) के माध्यम से वोल्टेज हानि में परिवर्तित होता है। पुनर्संयोजन वृद्धि और लीकेज सक्रियण एक ही अभिव्यक्ति के भीतर समानांतर रूप से चलते हैं। स्थिर-अवस्था तापमान गुणांक, LeTID गतिशीलता, और डार्क लीकेज विकास इस प्रकार एक साथ जुड़े हुए हैं। ढांचा किसी विशिष्ट दोष पहचान की पुष्टि नहीं करता।

बाहरी संचालन के लिए एक्सट्रपोलेट करना: उच्च विकिरण के तहत, मॉड्यूल सेल तापमान अक्सर 50 से 65°C पर होता है। −1.4 mV/K का उपयोग करते हुए, 25°C के सापेक्ष 60°C का अर्थ लगभग 49 mV वोल्टेज हानि है, और तापमान-त्वरित LeTID उसके ऊपर समय-निर्भर हानि जोड़ता है। निष्कर्ष केवल मापे गए सेल पर लागू होते हैं। बैक-कॉन्टैक्ट TOPCon और बैक-कॉन्टैक्ट HJT के लिए वे केवल गुणात्मक संदर्भ हैं: क्षरण परिमाण, सक्रियण ऊर्जा, और पुनर्जनन गतिशीलता प्रत्येक के पैसिवेटिंग-कॉन्टैक्ट योजना, इंटरफ़ेस गुणवत्ता, हाइड्रोजन वितरण, और तापीय स्थिरता पर निर्भर करती है, और समर्पित तुलनात्मक अध्ययन की आवश्यकता है। गर्म जलवायु में उच्च-दक्षता बैक-कॉन्टैक्ट उपकरणों के लिए, वोल्टेज मजबूती और दीर्घकालिक ऊर्जा उपज अंततः पीछे के पैसिवेशन स्थिरता और दोष प्रबंधन पर निर्भर करती है।

Ooitech का दृष्टिकोण

यहाँ जो बात हमें प्रभावित करती है वह यह है कि उस 49 mV के बाहरी नुकसान का कितना हिस्सा पिछली सतह पर रहता है, जहाँ पैसिवेशन और संपर्क गुणवत्ता दीर्घकालिक Voc को बना या बिगाड़ देती है। मॉड्यूल लाइन पर भी कहानी वही है: आप IBC सेल को कैसे काटते हैं, स्ट्रिंग करते हैं और लैमिनेट करते हैं, यह तय करता है कि वह पिछली स्थिरता क्षेत्र में बची रहती है या नहीं। IBC और HPBC लेआउट के लिए टर्नकी लाइनें बनाने के बाद, हम LeTID मजबूती को सेल समस्या के साथ-साथ प्रक्रिया और सामग्री की समस्या के रूप में देखते हैं। हमारे YouTube चैनल पर फॉलो करना उचित है www.youtube.com/ooitech यदि आप देखना चाहते हैं कि बैक-कॉन्टैक्ट मॉड्यूल वास्तव में कैसे बनाए जाते हैं।