Ogniwa TOPCon tracą sprawność. Oto, co powoduje degradację i jak temu zapobiec
Nowe badania przeprowadzone przez Uniwersytet Nowej Południowej Walii (UNSW) oraz chińskiego producenta modułów fotowoltaicznych Longi wykazały, że warstwa azotku krzemu (SiNx) znajdująca się na tylnej stronie ogniw TOPCon jest szczególnie podatna na degradację chemiczną spowodowaną zanieczyszczeniami sodowymi. Może to prowadzić do znacznych strat napięcia obwodu otwartego i obniżenia wydajności ogniwa.
Mechanizmy degradacji w ogniwach TOPCon
Badanie przeprowadzone przez UNSW oraz Longi skupiło się na wpływie zanieczyszczeń sodowych na degradację ogniw TOPCon pod wpływem wilgoci i wysokiej temperatury. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „Solar Energy Materials and Solar Cells”. Główny autor badania, Bram Hoex, w rozmowie z pv magazine, komentuje:
Ten temat nie był dotąd szeroko badany, ale staje się istotny, ponieważ poprawiono stabilność metalizacji przedniej.
Eksperymenty wykazały, że warstwa SiNx na tylnej stronie ogniwa jest szczególnie wrażliwa na reakcje chemiczne z sodem, co prowadzi do zwiększonego utleniania, utraty pasywacji oraz znacznego spadku kluczowych parametrów, takich jak napięcie obwodu otwartego.
Eksperymenty i wyniki badań
Naukowcy przeprowadzili testy wykorzystujące różne sole sodu, aby ocenić ich wpływ na degradację napięcia obwodu otwartego w ogniwach TOPCon. Testy przeprowadzono metodą przyspieszonego starzenia w komorze o kontrolowanej temperaturze 85°C i wilgotności 85% przez co najmniej 1000 godzin.
Eksperymenty przeprowadzono na komercyjnych ogniwach TOPCon o sprawności 23%. Ich przednia strona zawierała emiter borowy, warstwę pasywacyjną z tlenku glinu (AlOx), warstwę SiNx oraz warstwę tlenoazotku krzemu (SiOyNz) pełniącą funkcję powłoki antyrefleksyjnej. Tylna strona składała się z tunelowej warstwy tlenku krzemu (SiO2), warstwy polikrystalicznego krzemu domieszkowanego fosforem (poly-Si) oraz dodatkowej warstwy SiNx.
Testy wykazały, że szczególnie dwie substancje – octan sodu (CH3COONa) i chlorek sodu (NaCl) – powodowały znaczące straty wydajności ogniw. Stosowanie CH3COONa na tylnej stronie ogniw skutkowało 16% spadkiem sprawności, natomiast NaCl powodował względne obniżenie wydajności o 4,8%.
Możliwe rozwiązania problemu
Aby ograniczyć skutki degradacji, badacze zaproponowali wprowadzenie na przedniej stronie ogniwa 10-nanometrowej warstwy tlenku glinu (AlOx), osadzanej metodą osadzania warstwowego (ALD). Warstwa ta skutecznie ograniczała degradację wydajności ogniw i utrzymywała stabilność napięcia obwodu otwartego nawet po 20 godzinach testów przyspieszonego starzenia. Hoex wyjaśnia:
Warstwa AlOx znacząco redukuje degradację, utrzymując stabilność długoterminową. Nasze rozwiązanie to skalowalna i przemysłowo wykonalna metoda poprawy niezawodności ogniw TOPCon.
Plany na przyszłość
Naukowcy planują dalszą integrację warstw ochronnych w produkcji komercyjnej oraz analizę długoterminowej degradacji ogniw w warunkach rzeczywistych. Poprzednie badania UNSW wykazały, że ogniwa TOPCon są podatne na korozję styków oraz na trzy typy awarii modułów, które nigdy nie były obserwowane w ogniwach PERC.
Na podstawie: ScienceDirect – Mitigating contaminant-induced surface degradation in TOPCon solar cells: Mechanisms, impacts, and mitigation; pv magazine.
Obserwuj
Może Cię również zainteresować
Biogaz rolniczy szansą na energetyczną transformację polskiej wsi – potrzebne stabilne finansowanie i wsparcie legislacyjne
Biogazownie rolnicze mogą stać się fundamentem transformacji energetycznej na obszarach wiejskich – wynika z debaty ekspertów podczas konferencji UPEBBI. Potrzebne są jednak stabilne przepisy, systemowe wsparcie finansowe oraz edukacja młodzieży rolniczej.
Czyste Powietrze: Uwaga na oszustów. Fałszywe firmy naciągają w programie
Jak wynika z najnowszego komunikatu, pojawiło się wiele nieuczciwych firm podszywających się pod oficjalnych operatorów programu. Należy pamiętać, że wyłącznie gminy oraz wojewódzkie fundusze ochrony środowiska i gospodarki wodnej (WFOŚiGW) są uprawnione do jego realizacji.
Be.EV zainwestuje 20 mln funtów w ładowarki przy obiektach Schroders Capital
Be.EV i Schroders Capital ogłosiły partnerstwo, w ramach którego powstanie ponad 200 ultraszybkich punktów ładowania pojazdów elektrycznych. Inwestycja o wartości 20 mln funtów obejmie 22 nieruchomości handlowe i rekreacyjne zarządzane przez Schroders Capital w całej Wielkiej Brytanii.
Park Zielonej Energii w Gliwicach nabiera realnych kształtów – podpisano umowy na budowę kluczowej inwestycji ciepłowniczej
9 maja 2025 roku w Ratuszu w Gliwicach podpisano umowy z wykonawcami Parku Zielonej Energii – jednej z najbardziej innowacyjnych inwestycji ciepłowniczych w Polsce. Projekt, realizowany przez PEC–Gliwice, ma nie tylko zrewolucjonizować system dostaw ciepła i energii w mieście, ale również przyczynić się do poprawy jakości powietrza, ograniczenia emisji i rozwoju lokalnej gospodarki o obiegu zamkniętym.
Platforma AFID łączy firmy z całego świata. Nowe wsparcie dla MŚP z sektora OZE
Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej (IRENA) uruchomiła nową platformę współpracy dla przedsiębiorstw w ramach Sojuszu na rzecz Dekarbonizacji Przemysłu (AFID). Narzędzie ma pomóc firmom – zwłaszcza MŚP z sektora OZE – w realizacji ambitnych działań klimatycznych poprzez partnerstwa między podmiotami z różnych krajów.
Systemy PV SolarEdge dają więcej energii i są odporniejsze na ataki – potwierdza VDE
Nowy raport VDE Renewables potwierdza, że technologia SolarEdge zapewnia zaawansowane bezpieczeństwo, odporność na cyberzagrożenia oraz zwiększony uzysk energii. Systemy oparte na optymalizatorach mocy wykazały się lepszą wydajnością w porównaniu do tradycyjnych rozwiązań stringowych.
Komentarze