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
Średnia cena energii elektrycznej na rynku konkurencyjnym w II kwartale 2026 roku – spadek i zatrzymanie wzrostów
W II kwartale 2026 roku średnia cena sprzedaży energii elektrycznej na rynku konkurencyjnym wyniosła 427,01 zł/MWh. To wyraźny spadek względem początku roku i pierwszy sygnał zatrzymania wcześniejszego trendu wzrostowego.
NFOŚiGW uruchamia wsparcie dla elektrycznych ciężarówek – pierwsza umowa podpisana
Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej podpisał pierwszą umowę o dofinansowanie elektrycznej ciężarówki w ramach programu wspierającego zeroemisyjny transport ciężki. To krok w stronę ograniczenia emisji i poprawy jakości powietrza.
Polska gospodarka na drodze do innowacji – rola Sieci Badawczej Łukasiewicz i krajowych firm
Polska dynamicznie przekształca się z montowni Europy w producenta innowacji. Dzięki współpracy nauki i biznesu oraz wsparciu Sieci Badawczej Łukasiewicz, krajowe firmy zyskują dostęp do nowoczesnych technologii i infrastruktury badawczej, co otwiera nowe możliwości rozwoju elektromobilności i motoryzacji.
Senat przyjął nowelizację ustawy o OZE – nowe wsparcie dla biometanu, prosumentów i spółdzielni energetycznych
24 września 2026 r. Senat jednogłośnie zaakceptował nowelizację ustawy o odnawialnych źródłach energii. Nowe przepisy mają przyspieszyć rozwój OZE, wprowadzić wsparcie dla biometanu oraz uprościć zasady dla prosumentów i spółdzielni energetycznych.
Audyt efektywności energetycznej jako klucz do modernizacji kotłowni przemysłowej
Audyt efektywności energetycznej umożliwia identyfikację strat ciepła i potencjału oszczędności w kotłowniach przemysłowych. To niezbędny krok przed modernizacją, pozwalający na świadome inwestycje i realne korzyści finansowe.
TAURON inwestuje w transformację Elektrowni Siersza – nowoczesny kompleks energetyczny za 3,5 mld zł
TAURON ogłasza ambitny plan przekształcenia Elektrowni Siersza w nowoczesny kompleks energetyczno-przemysłowy. Inwestycje obejmą m.in. budowę jednostki gazowej, magazynu energii oraz instalacji OZE, a ich wartość może sięgnąć 3,5 mld zł.
Komentarze