TOPCon太陽(yáng)電池的UV輻照衰減特性及抗UV輻照方式研究

摘 要：對(duì)TOPCon太陽(yáng)電池在不同紫外線（UV）輻照條件下的電性能衰減特性進(jìn)行了研究，并對(duì)提高此類太陽(yáng)電池抗UV輻照的方式進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明：1） 當(dāng)UV輻照總量達(dá)到30 kWh/m2時(shí)，在太陽(yáng)電池背面未蓋光伏鍍膜玻璃的情況下，TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度僅為0.2%左右；相同UV輻照總量下，在太陽(yáng)電池正面未蓋光伏鍍膜玻璃情況下，此類太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度卻為5.4%～8.3%，表明太陽(yáng)電池正面和背面的衰減機(jī)理可能存在差異，而UV輻照衰減更傾向于對(duì)太陽(yáng)電池正面產(chǎn)生影響，分析原因在于太陽(yáng)電池正面和背面的鈍化方式有所不同，導(dǎo)致正面更容易受到UV輻照衰減的影響。2） 在AlOx層厚度保持不變的情況下，當(dāng)UV輻照總量為50 kWh/m2時(shí)，隨著SiNx層折射率從2.00增至2.20，TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度從4.03%降至1.22%，這是因?yàn)殡S著SiNx層折射率增加，短路電流、開路電壓及填充因子的穩(wěn)定性得到提升，從而實(shí)現(xiàn)了較低的光電轉(zhuǎn)換效率衰減。3） 在SiNx層折射率保持2.20不變的情況下，當(dāng)UV輻照總量為50 kWh/m2時(shí)，隨著AlOx層厚度從3.0 nm增至4.8 nm，TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度從0.59%降至0.10%，這說明增加AlOx層厚度也可以有效提高太陽(yáng)電池的抗UV輻照能力。4）提高SiNx層折射率和增加AlOx層厚度相結(jié)合的方式對(duì)提高TOPCon太陽(yáng)電池抗UV輻照能力有較為顯著的效果。

關(guān)鍵詞：TOPCon太陽(yáng)電池；電性能參數(shù)；UV輻照；抗UV輻照

中圖分類號(hào)：TM914.4+1 " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

收稿日期：2023-12-06

通信作者：柳云雷（1998—），男，碩士，主要從事晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)方面的研究。lyl@dmegc.com.cn

0" 引言

隨著光伏發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，2022—2023年中國(guó)太陽(yáng)電池的出貨量呈明顯上升趨勢(shì)[1]。但紫外線（UV）輻照會(huì)對(duì)太陽(yáng)電池的電性能產(chǎn)生影響，從而影響光伏組件性能，因此，對(duì)太陽(yáng)電池的UV輻照衰減機(jī)制進(jìn)行分析，并提高其抗UV輻照能力尤為重要。從已有研究來(lái)看，UV輻照會(huì)加速光伏組件封裝材料老化，導(dǎo)致封裝劑變色、分層和背板開裂[2]，從而加劇太陽(yáng)電池電性能受到的UV輻照不利影響。為了避免載流子在太陽(yáng)電池表面缺陷處重組并提高少數(shù)載流子壽命，太陽(yáng)電池表面通常采用鈍化層[3]，比如：氮化硅（SiNx）層和氧化鋁（AlOx）層，但UV輻照不僅會(huì)破壞這種鈍化層本身，還會(huì)破壞鈍化層與硅太陽(yáng)電池的界面，造成界面損傷[4-5]。更重要的是，太陽(yáng)電池的正面和背面都可能會(huì)受到UV輻照誘導(dǎo)降解（UVID）的影響，從而導(dǎo)致太陽(yáng)電池的電性能逐漸下降[6]。此處描述的UVID是在太陽(yáng)電池表面區(qū)域或在界面損傷效應(yīng)下產(chǎn)生的，其既不同于典型的因硅體中硼氧復(fù)合體光致衰減而導(dǎo)致太陽(yáng)電池初始功率快速下降的光致衰減（LID），也不同于在光照下或在溫度高于60 ℃ 時(shí)通過電流激活引起的輔助衰減（即“LeTID”）[7]。

Gruenbaum等[8]研究發(fā)現(xiàn)：UV輻照會(huì)導(dǎo)致Si/SiO2界面處的復(fù)合中心增加，并改變固定電荷密度和增加硅表面附近的界面缺陷密度，從而破壞鈍化層；在含氫氣氛中退火可以完全恢復(fù)硼氧缺陷，但在含氮?dú)夥罩兄荒懿糠只謴?fù)。Witteck等[9]提出了波長(zhǎng)小于臨界值的光可到達(dá)Si/SiNx界面并影響SiNx層的假設(shè)，當(dāng)光子聚集足夠的能量后會(huì)打破Si—H鍵到達(dá)Si/SiNx界面；而Si—H鍵的斷裂增加了硅表面懸掛鍵的數(shù)量，導(dǎo)致其表面復(fù)合增加。Kale等[10]提出了一種晶體硅太陽(yáng)電池UV輻照衰減機(jī)制，即在太陽(yáng)電池中會(huì)產(chǎn)生熱載流子（電子或空穴），這種熱載流子具備破壞鈍化層的動(dòng)能，從而增加了硅與鈍化層界面的缺陷密度。

雖然上述文獻(xiàn)對(duì)太陽(yáng)電池的UV輻照衰減機(jī)制進(jìn)行了分析，但太陽(yáng)電池經(jīng)過UV輻照后的電性能特性，以及太陽(yáng)電池的抗UV輻照方式仍有待于更深入的研究。本文針對(duì)TOPCon太陽(yáng)電池在不同UV輻照條件下的電性能衰減特性進(jìn)行研究，并對(duì)提高此類太陽(yáng)電池抗UV輻照的方式進(jìn)行分析。

1" 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本文選取A、B、C 3家主流TOPCon太陽(yáng)電池廠商生產(chǎn)的TOPCon太陽(yáng)電池，分別命名為A太陽(yáng)電池、B太陽(yáng)電池、C太陽(yáng)電池。這3種太陽(yáng)電池均采用面積為331.24 cm2、厚度為130±16 μm的單晶硅片，并按照?qǐng)D1所示流程制備成TOPCon太陽(yáng)電池。圖中：SE為激光摻雜；BSG為硼硅玻璃；LPCVD為低壓化學(xué)氣相沉積；PSG為磷硅玻璃；ALD為原子層沉積。

3種太陽(yáng)電池的初始電性能參數(shù)如表1所示。

利用型號(hào)為RGSL-015的光衰爐對(duì)TOPCon太陽(yáng)電池進(jìn)行UV輻照，并利用型號(hào)為VS-0821S的I-V測(cè)試設(shè)備測(cè)試太陽(yáng)電池的電性能。

從3種太陽(yáng)電池中每次測(cè)試時(shí)各取10片太陽(yáng)電池，在室溫條件下利用光衰爐對(duì)太陽(yáng)電池的正面和背面均進(jìn)行不同程度的UV輻照（曝曬），并對(duì)UV輻照后的太陽(yáng)電池進(jìn)行I-V電性能測(cè)試（測(cè)試之前先進(jìn)行設(shè)備校準(zhǔn)），測(cè)試結(jié)果取平均值。UV分為3個(gè)主要波段：低頻長(zhǎng)波（UVA），波長(zhǎng)范圍為320～400 nm、中頻中波（UVB），波長(zhǎng)范圍280～320 nm和高頻短波（UVC），波長(zhǎng)范圍200～280 nm。但由于UVC一般會(huì)被臭氧層阻隔，所以忽略不計(jì)。光衰爐在UV波段的光譜能量分布如圖2所示。

2" 不同UV輻照下的太陽(yáng)電池電性能測(cè)試

由于太陽(yáng)電池最終要封裝成光伏組件后再應(yīng)用，因此本文分別針對(duì)太陽(yáng)電池的正面或背面蓋有光伏鍍膜玻璃、未蓋光伏鍍膜玻璃時(shí)，UV輻照對(duì)太陽(yáng)電池電性能的影響進(jìn)行測(cè)試。

2.1" 未蓋光伏鍍膜玻璃情況下的太陽(yáng)電池電性能測(cè)試

在光衰爐中分別放入正面未蓋光伏鍍膜玻璃的3種太陽(yáng)電池，對(duì)其正面進(jìn)行UV輻照處理，并對(duì)其電性能隨UV輻照總量的變化情況進(jìn)行測(cè)試，得到UV輻照后其各項(xiàng)電性能參數(shù)的變化情況，具體如圖3所示。圖中：ΔEta、ΔIsc、ΔUoc、ΔFF分別為相對(duì)于初始電性能，光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流、開路電壓、填充因子的變化量。

由圖3可知：在太陽(yáng)電池正面未蓋光伏鍍膜玻璃的情況下，當(dāng)UV輻照總量達(dá)到50 kWh/m2時(shí)，與初始電性能相比A太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流、開路電壓、填充因子分別衰減了13.8%、3.87%、7.41%、3.18%；B太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流、開路電壓、填充因子分別衰減了8.7%、1.99%、4.30%、2.69%；C太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流、開路電壓、填充因子分別衰減了3.90%、0.56%、1.93%、1.41%。綜上可知，未蓋光伏鍍膜玻璃時(shí)，正面UV輻照后3種太陽(yáng)電池均出現(xiàn)了電性能衰減，且太陽(yáng)電池開路電壓的衰減是導(dǎo)致其此種情況下光電轉(zhuǎn)換效率衰減的主因。相較于A太陽(yáng)電池和B太陽(yáng)電池的電性能衰減情況，C太陽(yáng)電池的電性能衰減幅度最小。

在光衰爐中分別放入背面未蓋光伏鍍膜玻璃的3種太陽(yáng)電池，對(duì)其背面進(jìn)行UV輻照處理，并對(duì)其電性能隨UV輻照總量的變化情況進(jìn)行測(cè)試，得到UV輻照后其各項(xiàng)電性能參數(shù)的變化情況，具體如圖4所示。

由圖4可知：在太陽(yáng)電池背面未蓋光伏鍍膜玻璃的情況下，當(dāng)UV輻照總量達(dá)到30 kWh/m2時(shí)，與初始電性能相比，A太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減了0.20%，短路電流增大了0.06%，開路電壓增大了0.09%，填充因子衰減了0.35%；B太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減了0.23%，短路電流增大了0.07%，開路電壓增大了0.08%，填充因子衰減了0.37%；C太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率增大了0.35%，短路電流增大了0.13%，開路電壓增大了0.32%，填充因子衰減了0.09%。未蓋光伏鍍膜玻璃時(shí)，太陽(yáng)電池背面UV輻照后，A太陽(yáng)電池和B太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率均出現(xiàn)了衰減，且這兩種太陽(yáng)電池的各項(xiàng)電性能參數(shù)的變化趨勢(shì)相似；這3種太陽(yáng)電池的填充因子均出現(xiàn)了衰減，由此可知，填充因子衰減可能是導(dǎo)致該情況下太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率衰減的主因，但C太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率卻反而有所增大。

綜合圖3、圖4可知：當(dāng)UV輻照總量達(dá)到30 kWh/m2時(shí)，在太陽(yáng)電池背面未蓋光伏鍍膜玻璃的情況下，在A太陽(yáng)電池和B太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度僅為0.2%左右；相同UV輻照總量下，在太陽(yáng)電池正面未蓋光伏鍍膜玻璃情況下，這兩種太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度卻達(dá)到了5.4%～8.3%。由此可知，太陽(yáng)電池正面和背面的衰減機(jī)理可能存在差異，而UV輻照衰減更傾向于對(duì)太陽(yáng)電池正面產(chǎn)生影響。這可能是由于太陽(yáng)電池正面和背面的鈍化方式有所不同，導(dǎo)致正面更容易受到UV輻照衰減的影響。

2.2" 3種太陽(yáng)電池的外量子效率（EQE）測(cè)試

EQE曲線可用于反映不同波長(zhǎng)光線下太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換能力。為分析太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減原因，對(duì)A、B和C太陽(yáng)電池進(jìn)行EQE測(cè)試。在UV輻照總量分別為0、25和50 kWh/m2的情況下，對(duì)UV輻照后的3種太陽(yáng)電池進(jìn)行EQE測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖5所示。圖中：EQE為外量子效率；λ為波長(zhǎng)。UV輻照后對(duì)這3種太陽(yáng)電池進(jìn)行了暗退火工藝，暗退火工藝的溫度為200 ℃，工藝時(shí)間分別為0、8、16和24 h；然后再對(duì)這3種太陽(yáng)電池進(jìn)行EQE測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

由圖5可知：隨著UV輻照總量的增加，A太陽(yáng)電池、B太陽(yáng)電池和C太陽(yáng)電池均在短波段（300～450 nm）出現(xiàn)EQE衰減，而C太陽(yáng)電池在該波段的衰減幅度最小。

由圖6可知：經(jīng)過8 h暗退火工藝后，A太陽(yáng)電池和B太陽(yáng)電池在短波段的EQE衰減得到了明顯恢復(fù)，說明暗退火工藝可以在一定程度上恢復(fù)太陽(yáng)電池在短波段的響應(yīng)；而C太陽(yáng)電池的EQE曲線在暗退火工藝過程中基本無(wú)明顯差異，這主要是因?yàn)閁V輻照前后C太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度較小。

2.3" 蓋有光伏鍍膜玻璃情況下太陽(yáng)電池正面的電性能測(cè)試

在光衰爐中分別放入正面蓋有光伏鍍膜玻璃的3種太陽(yáng)電池，對(duì)其正面進(jìn)行UV輻照處理，并對(duì)其電性能隨UV輻照總量的變化情況進(jìn)行測(cè)試，得到UV輻照后其各項(xiàng)電性能參數(shù)的變化情況，具體如圖7所示。

由圖7可知：在太陽(yáng)電池正面蓋有光伏鍍膜玻璃的情況下，當(dāng)UV輻照總量達(dá)到50 kWh/m2時(shí)，A太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減了0.41%，短路電流增大了0.07%，開路電壓衰減了0.18%，填充因子衰減了0.29%；B太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減了1.62%，短路電流衰減了0.05%，開路電壓衰減了0.67%，填充因子衰減了0.91%；C太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率增大了0.01%，短路電流增大了0.14%，開路電壓增大了0.22%，填充因子衰減了0.34%。綜上可知，該測(cè)試條件下，UV輻照后A太陽(yáng)電池和B太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率均出現(xiàn)了衰減，且這兩種太陽(yáng)電池的各項(xiàng)電性能的變化趨勢(shì)相似；這3種太陽(yáng)電池的填充因子均出現(xiàn)了衰減，由此可知，填充因子衰減可能是導(dǎo)致該情況下太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率衰減的主因，但C太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率反而略有增加。

從圖7與圖3對(duì)比可知：當(dāng)UV輻照總量達(dá)到50 kWh/m2時(shí)，在太陽(yáng)電池正面蓋有光伏鍍膜玻璃的情況下，A太陽(yáng)電池和B太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度僅為0.40%～1.62%；相同UV輻照總量下，太陽(yáng)電池正面未蓋光伏鍍膜玻璃時(shí)，這兩種太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度卻為8%～14%。由此可知，光伏鍍膜玻璃能阻擋大部分的UV輻照，可顯著降低UV輻照對(duì)太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率的影響。

3" TOPCon太陽(yáng)電池的抗UV輻照方式分析

實(shí)驗(yàn)所采用的光伏鍍膜玻璃對(duì)380～1100 nm波段光源的透射率在90%～95%之間，而UV輻照中UVA的占比為95%～98%，UVB的占比為2%～5%。

在TOPCon太陽(yáng)電池正面采用可發(fā)性聚乙烯（EPE）封裝材料和光伏鍍膜玻璃（即“EPE+光伏鍍膜玻璃”）、正面蓋有光伏鍍膜玻璃和正面未蓋光伏鍍膜玻璃這3種情況下，在光衰爐工作時(shí)使用手持式UV檢測(cè)儀對(duì)TOPCon太陽(yáng)電池正面不同位置的UV輻照度、UVA和UVB進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表2～表4所示。

由表2～表4可知：

1）相較于正面不蓋光伏鍍膜玻璃的情況，其他兩種情況下，太陽(yáng)電池正面的UV輻照度均出現(xiàn)了不同程度的下降。

2）光伏鍍膜玻璃對(duì)UVA及UVB均有過濾作用，相較于正面不蓋光伏鍍膜玻璃的情況，正面蓋有光伏鍍膜玻璃后，其對(duì)UVA、UVB的過濾比例分別為15%和73%；正面采用“EPE+光伏鍍膜玻璃”對(duì)UVA及UVB的過濾比例分別可達(dá)42%和85%。而對(duì)太陽(yáng)電池性能影響較大的主要是UVB。由上文可知，在30 kWh/m2的UV輻照總量下，TOPCon太陽(yáng)電池正面蓋有光伏鍍膜玻璃時(shí)，其光電轉(zhuǎn)換效率的衰減幅度僅為0.20%～0.61%，這主要是因?yàn)楣夥兡げＡ?duì)UVB起到了很好的過濾作用。

折射率可表征鈍化層的光學(xué)性能，光在空氣和鈍化層界面的反射系數(shù)R滿足Fresnel公式[11]。當(dāng)TOPCon太陽(yáng)電池正面的鈍化層采用SiNx/AlOx疊層時(shí)，反射系數(shù)與折射率之間的關(guān)系可表示為：

（1）

式中：nd、nair分別為鈍化層和空氣的折射率。

空氣的折射率約為1，而SiNx/AlOx疊層的折射率大于1。SiNx/AlOx疊層的折射率越高，其反射光線的能力越強(qiáng)，光線的透過率越低。因此，可通過提高SiNx/AlOx疊層中SiNx層的折射率和增加AlOx層的厚度來(lái)提高TOPCon太陽(yáng)電池的抗UV輻照能力。

分別改變TOPCon太陽(yáng)電池正面的SiNx層折射率和AlOx層厚度，其中，SiNx層折射率從2.00依次增加到2.15、2.20和2.30，AlOx層厚度從3.0 nm依次增加到3.6、4.2和4.8 nm。對(duì)不同SiNx層折射率和AlOx層厚度下的TOPCon太陽(yáng)電池的電性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表5所示。

由表5可知：當(dāng)AlOx層厚度為3.6 nm時(shí)，隨著SiNx層折射率從2.00增加到2.30，TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率從24.38%降至23.41%，降幅為3.98%；當(dāng)SiNx層折射率為2.20時(shí)，隨著AlOx厚度從3.0 nm增至4.8 nm，TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率變化不明顯。

基于表5中TOPCon太陽(yáng)電池的電性能參數(shù)，在AlOx層厚度保持3.6 nm不變的情況下，測(cè)試不同SiNx層折射率時(shí)，TOPCon太陽(yáng)電池電性能隨UV輻照總量的變化量，測(cè)試結(jié)果如圖8所示。

由圖8可知，在AlOx層厚度保持不變的情況下：

1）當(dāng)UV輻照總量從0 kWh/m2增至50 kWh/m2時(shí)，隨著SiNx層折射率從2.00增加到2.20，TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度逐漸下降；當(dāng)SiNx層折射率繼續(xù)增加到2.30時(shí)衰減幅度雖然有所增大，但也顯著優(yōu)于折射率為2.00時(shí)的值。

2）當(dāng)UV輻照總量達(dá)到50 kWh/m2時(shí)，折射率為2.00的TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流、開路電壓、填充因子分別衰減了4.03%、0.53%、2.02%、1.55%；折射率為2.15的TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流、開路電壓、填充因子分別衰減了2.01%、0.31%、0.53%、1.21%；折射率為2.20的TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流、開路電壓、填充因子分別衰減了1.22%、0.24%、0.33%、0.68%；折射率為2.30的TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流、開路電壓、填充因子分別衰減了1.43%、0.25%、0.23%、0.99%。

3）當(dāng)UV輻照總量為50 kWh/m2時(shí)，隨著SiNx層折射率從2.00增至2.20，TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度從4.03%降至1.22%；還提升了短路電流、開路電壓及填充因子的穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)了較低的光電轉(zhuǎn)換效率衰減。

綜上可知：TOPCon太陽(yáng)電池的抗UV輻照確實(shí)與鈍化層有關(guān)。隨著SiNx層折射率增加，減少了低波段紫外光透過SiNx/AlOx疊層照射到硅表面的輻照量，降低了界面缺陷密度，增強(qiáng)了太陽(yáng)電池抗UV輻照能力。

基于表5中TOPCon太陽(yáng)電池的電性能參數(shù)，在SiNx層折射率保持2.20不變的情況下，測(cè)試不同AlOx層厚度時(shí)，TOPCon太陽(yáng)電池電性能隨UV輻照總量的變化量，測(cè)試結(jié)果如圖9所示。

由圖9可知，在SiNx層折射率保持不變的情況下：

1） 當(dāng)UV輻照總量從0 kWh/m2增至50 kWh/m2時(shí)，隨著AlOx層的厚度從3.0 nm增至3.6 nm，TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度呈上升趨勢(shì)，但從3.6 nm增至4.8 nm，TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度總體呈下降趨勢(shì)。

2） 當(dāng)UV輻照總量達(dá)到50 kWh/m2時(shí)，AlOx層厚度為3.0 nm的TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流、開路電壓、填充因子分別衰減了0.59%、0.12%、0.30%、0.20%；AlOx層厚度為3.6 nm的TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流、開路電壓、填充因子分別衰減了1.14%、0.24%、0.60%、0.33%；AlOx層厚度為4.2 nm的TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流、開路電壓、填充因子分別衰減了0.51%、0.19%、0.29%、0.06%；AlOx層厚度為4.8 nm的TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流、開路電壓分別衰減了0.10%、0.16%、0.17%，而填充因子增大了0.20%。

3） 在SiNx層折射率保持2.20不變的情況下，當(dāng)UV輻照總量達(dá)到50 kWh/m2時(shí)，隨著AlOx層厚度從3.0 nm增至4.8 nm，TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度從0.59%降至0.10%，這說明增加AlOx層厚度也可以有效提高太陽(yáng)電池的抗UV輻照能力。

結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：提高SiNx層折射率和增加AlOx層厚度的方式對(duì)提高TOPCon太陽(yáng)電池抗UV輻照能力有更顯著的效果。太陽(yáng)電池的UV輻照衰減與太陽(yáng)電池內(nèi)部氫的再分配有關(guān)，UV輻照后部分光子有足夠的能量打破Si—H鍵到達(dá)SiNx/Si界面，Si—H鍵的斷裂增加了硅表面懸掛鍵的數(shù)量，導(dǎo)致太陽(yáng)電池鈍化界面出現(xiàn)過量的氫原子團(tuán)簇，從而促進(jìn)載流子重組并惡化太陽(yáng)電池的電性能。隨著SiNx層折射率的提高，SiNx/AlOx疊層的UV吸收能力也隨之增加，但這反倒減少了到達(dá)SiNx/Si界面的紫外光子數(shù)量，降低了紫外損傷。此外，增加AlOx層厚度后TOPCon太陽(yáng)電池的抗UV輻照能力得到提高的原因，可能是因?yàn)樵赨V輻照下AlOx層內(nèi)的固定負(fù)電荷密度變大，提高了SiNx/AlOx疊層的鈍化效果，從而提升了TOPCon太陽(yáng)電池的電性能。

4" 結(jié)論

本文對(duì)TOPCon太陽(yáng)電池在不同UV輻照條件下的電性能衰減特性進(jìn)行了研究，并對(duì)提高此類太陽(yáng)電池抗UV輻照的方式進(jìn)行了分析。得到以下結(jié)論：

1） 當(dāng)UV輻照總量達(dá)到30 kWh/m2時(shí)，在太陽(yáng)電池背面未蓋光伏鍍膜玻璃的情況下，TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度僅為0.2%左右；相同UV輻照總量下，在太陽(yáng)電池正面未蓋光伏鍍膜玻璃情況下，此類太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度卻為5.4% ～8.3%。表明太陽(yáng)電池正面和背面的衰減機(jī)理可能存在差異，而UV輻照衰減更傾向于對(duì)太陽(yáng)電池正面產(chǎn)生影響，分析原因在于太陽(yáng)電池正面和背面的鈍化方式有所不同，導(dǎo)致正面更容易受到UV輻照衰減的影響。

2） 在AlOx層厚度保持不變的情況下，當(dāng)UV輻照總量為50 kWh/m2時(shí)，隨著SiNx層折射率從2.00增至2.20，TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度從4.03%降至1.22%，這是因?yàn)殡S著SiNx層折射率增加，短路電流、開路電壓及填充因子的穩(wěn)定性得到了提升，從而實(shí)現(xiàn)了較低的光電轉(zhuǎn)換效率衰減。

3） 在SiNx層折射率保持2.20不變的情況下，當(dāng)UV輻照總量為50 kWh/m2時(shí)，隨著AlOx層厚度從3.0 nm增至4.8 nm，TOPCon太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率衰減幅度從0.59%降至0.10%，這說明增加AlOx層厚度也可以有效提高太陽(yáng)電池的抗UV輻照能力。

4）提高SiNx層折射率和增加AlOx層厚度相結(jié)合的方式對(duì)提高TOPCon太陽(yáng)電池抗UV輻照能力有較為顯著的效果。

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Research on UV irradiation attenuation characteristics

and UV IRRADIATION resistance methods of

TOPCon solar cells

Ren Yon，Chen Deshuang，Ge Jianjie，Zhang Lei，Wu Yanyan，Liu Yunlei

（Hengdian Group DMEGC Magnetics Co.，Ltd，JinHua 322118，China）

Abstract：This paper studies the electrical performance attenuation characteristics of TOPCon solar cells under different UV irradiation conditions，and analyzes ways to improve the resistance of such solar cells to UV irradiation. The research results show that： 1） When the total amount of UV irradiation reaches 30 kWh/m2，the photoelectric conversion efficiency of TOPCon solar cell only decays by about 0.2% without PV coated glass on the back of the solar cell. Under the same total amount of UV irradiation，when the front of the solar cell is not covered with PV coated glass，the photoelectric conversion efficiency of this kind of solar cells decreases by 5.4%～8.3%. It show that there may be differences in the attenuation mechanism between the front and back of solar cells，and UV irradiation attenuation tends to have a greater impact on the front of solar cells. This may be due to the different passivation methods used on the front and back of solar cells，which makes the front more susceptible to UV radiation attenuation. 2） When the thickness of the AlOx layer remains constant and the total amount of UV irradiation is 50 kWh/m2，as the refractive index of the SiNx layer increases from 2.00 to 2.20，the photoelectric conversion efficiency of TOPCon solar cells decreases from 4.03% to 1.22%.This is because as the refractive index of the SiNx layer increases，the stability of short-circuit current，open circuit voltage，and fill factor is improved，thereby achieving low photoelectric conversion efficiency attenuation. 3） When the refractive index of the SiNx layer remains constant at 2.20 and the total amount of UV irradiation is 50 kWh/m2，as the thickness of the AlOx layer increases from 3.0 nm to 4.8 nm，the photoelectric conversion efficiency of TOPCon solar cells decreases from 0.59% to 0.10%. This indicates that increasing the thickness of the AlOx layer can also effectively improve the UV irradiation resistance of solar cells. 4） The combination of increasing the refractive index of SiNx layer and increasing the thickness of AlOx layer has a significant effect on improving the UV irradiation resistance of TOPCon solar cells.

Keywords：TOPCon solar cells；electrical performance parameters；UV irradiation；UV attenuation；UV stability