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
TAURON pozyskuje 227,1 mln zł z KPO na nowe farmy fotowoltaiczne i magazyn energii
TAURON Zielona Energia zapewnia sobie 227,1 mln zł preferencyjnego finansowania z Krajowego Planu Odbudowy na budowę trzech farm fotowoltaicznych i magazynu energii. To kolejny etap dynamicznego rozwoju OZE w Grupie TAURON.
Polsko-australijska współpraca wodorowa: spotkanie w Ministerstwie Klimatu i Środowiska
Wiceminister Krzysztof Bolesta oraz przedstawiciele australijskiego sektora wodorowego omówili perspektywy współpracy i rozwoju rynku wodoru. Spotkanie potwierdziło zainteresowanie obu stron inwestycjami oraz wymianą doświadczeń technologicznych i regulacyjnych.
Konsultacje zmian w Technicznych Standardach Systemów Informacyjnych (TSSI) – PSE zaprasza do zgłaszania uwag
Polskie Sieci Elektroenergetyczne otworzyły konsultacje dotyczące zmian w Technicznych Standardach Systemów Informacyjnych (TSSI). Uwagi do projektu można zgłaszać do 21 maja 2026 roku.
Polska misja gospodarcza zacieśnia współpracę z Westinghouse i Bechtel w USA
Przedstawiciele Polskich Elektrowni Jądrowych oraz polskich firm przemysłowych odwiedzili USA, by pogłębić współpracę z Westinghouse i Bechtel. Spotkania dotyczyły rozwoju łańcucha dostaw i realizacji projektów jądrowych w Polsce.
ORLEN otwiera się na współpracę z polskimi firmami technologicznymi – Forum Dostawców w Katowicach
ORLEN zorganizował w Katowicach Forum Dostawców, zapraszając firmy technologiczne do współpracy w ramach programu „Partnerzy Energii Jutra”. Wydarzenie ma na celu budowanie długofalowych relacji z krajowymi przedsiębiorcami i zwiększenie ich udziału w strategicznych projektach Grupy.
EMP i NFOŚiGW: 4,5 mld zł na hub elektromobilności w Jaworznie – przełom dla polskiego przemysłu
ElectroMobility Poland i NFOŚiGW podpisały umowę inwestycyjną na 4,5 mld zł, finansując budowę nowoczesnego hubu produkcyjno-rozwojowego w Jaworznie. To kluczowy krok w transformacji polskiego sektora motoryzacyjnego oraz rozwoju zeroemisyjnego transportu.
Komentarze