ที่มา: ecogeneration.com.au
ผู้เชี่ยวชาญชี้ให้เห็นอย่างต่อเนื่องถึงความท้าทายที่เทคโนโลยี PERC เผชิญอยู่ไม่นานหลังการติดตั้ง โดยคำนึงถึงผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการเสื่อมสภาพ LONGi Solar ได้ดำเนินการแก้ไขปัญหาการเสื่อมสภาพที่เกิดจากแสง (LID) ในเซลล์และโมดูล PERC เพื่อป้องกันปัญหาการเสื่อมสภาพและนำเสนอโมดูลคุณภาพดีที่สุด
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ปรากฏการณ์การเสื่อมประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์/โมดูลอื่นได้ดึงดูดความสนใจของทุกคน ได้แก่ การเสื่อมสภาพที่เกิดจากแสงและอุณหภูมิสูง หรือ LeTID
เชื่อกันว่า LeTID เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างโลหะเจือปนกับไฮโดรเจนในแผ่นเวเฟอร์ ด้วยแผ่นเวเฟอร์ที่เจือด้วยแกลเลียม การควบคุม LeTID ในเซลล์แสงอาทิตย์จะง่ายกว่า เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเพิ่มไฮโดรเจนมากเกินไปในการประมวลผลเซลล์เพื่อลด LID ที่จำเป็นสำหรับเวเฟอร์ที่เจือด้วยโบรอน
การเสื่อมสภาพที่เกิดจากแสงโดยทั่วไปถือว่าเกิดจากสารเชิงซ้อนของโบรอนและออกซิเจนที่เกิดขึ้นภายใต้แสงที่ส่องสว่าง ซึ่งลดประสิทธิภาพและพลังงานของเซลล์แสงอาทิตย์เมื่อเวลาผ่านไปหลังการติดตั้ง เพื่อลด LID คุณสามารถลดความเข้มข้นของออกซิเจนในแผ่นเวเฟอร์หรือแทนที่โบรอน (B) ด้วยสารเจืออื่นๆ เช่น แกลเลียม (Ga) การวิจัยที่ดำเนินการโดย Institute for Solar Energy Research Hamelin (ISFH) และ LONGi ได้แสดงให้เห็นว่า Ga-doping และแผ่นเวเฟอร์ออกซิเจนต่ำมีประสิทธิภาพ ดังแสดงใน รูปที่ 1
ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการที่การดึงแท่งโลหะและขั้นตอนการผลิตเซลล์ เซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตด้วยเวเฟอร์ที่มีสารเจือ Ga-doped ได้แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงประสิทธิภาพระหว่าง 0.06-0.12% (abs) เมื่อเทียบกับเวเฟอร์ที่มีสาร B-doped
จากการวิจัยและการทดสอบอย่างละเอียด ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีของ LONGi สรุปว่าปัญหา LID และ LeTID สามารถแก้ไขได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้เวเฟอร์ซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์ที่เจือด้วยแกลเลียมร่วมกับการควบคุมกระบวนการของเซลล์ โดยไม่ต้องมีการบำบัดฟื้นฟู (การฉีดด้วยแสงหรือการฉีดด้วยไฟฟ้า)
เมื่อเทียบกับเวเฟอร์ซิลิกอนที่เจือโบรอนแล้ว ซิลิคอนเวเฟอร์ที่เจือด้วยแกลเลียมสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์ PERC ได้ ไม่มีสารเชิงซ้อนของโบรอน-ออกซิเจนในเซลล์ PERC ที่เจือด้วยแกลเลียม ดังนั้นจึงไม่มีปรากฏการณ์ปกติของ LID ของโบรอน-ออกซิเจน ในเอกสารไวท์เปเปอร์ล่าสุดแกลเลียม- โมโนคริสตัลไลน์ซิลิกอนที่เจือปนช่วยแก้ปัญหา LID . ของโมดูล PERC ได้อย่างเต็มที่, LONGi ได้สรุปผลการวิจัยในหัวข้อนี้ โดยได้รับการสนับสนุนจากการศึกษาที่เกี่ยวข้อง การวิจัยระบุอย่างชัดเจนว่าการใช้เวเฟอร์ซิลิคอนเจือแกลเลียมสามารถบรรเทา LID เริ่มต้นได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งเซลล์ที่ใช้เวเฟอร์ซิลิกอนชนิด p ที่เจือโบรอนได้รับความเดือดร้อนมานาน
ทีม LONGi ได้ทำการทดสอบ LID ของเซลล์ PERC ที่เจือด้วยแกลเลียมและโบรอน การทดสอบนี้ใช้เซลล์ PERC แบบสองหน้าที่ผลิตในปริมาณมากของ LONGi (ซึ่งมีประสิทธิภาพเซลล์ประมาณ 22.7%) ต่อไปนี้เป็นส่วนหนึ่งของแบบแผนการทดสอบรวมถึงรายการทดสอบ ชนิดและปริมาณของเซลล์
ผลการทดสอบ
1 อาทิตย์ 75 องศาเซลเซียส:เพื่อให้สะท้อนถึง LeTID ได้อย่างเต็มที่ LONGi จึงนำอุณหภูมิทดสอบมาใช้ที่ 75 °C รูปที่ 2 แสดงผลการทดสอบ 264 ชั่วโมงที่ 1 อาทิตย์ 75 องศาเซลเซียส เซลล์ที่เจือด้วยโบรอนจะสลายตัวได้สูงสุด 2.3% ที่ 8 ชั่วโมง จากนั้นจะกลับคืนสู่สภาพที่เสถียรที่ 1.3% ที่ 96 ชั่วโมง ค่าการย่อยสลายของเซลล์ที่เจือด้วยแกลเลียมโดยพื้นฐานแล้วจะคงที่ที่ 96 ชั่วโมงที่ 1.2% จากนั้นค่อยๆ สลายตัวเป็น 1.3% (216 ชั่วโมง) แล้วฟื้นตัวเล็กน้อย
×10ดวงอาทิตย์,>100°C:กระบวนการ LeTID สามารถเร่งความเร็วได้โดยใช้ ×10suns,>100°C ผลการทดสอบของเซลล์ PERC ที่เจือด้วยแกลเลียมภายใต้วิธีนี้แสดงไว้ในรูปที่ 3 โดยใช้วิธีการทดสอบนี้ เซลล์ที่เจือด้วยแกลเลียมยังประสบกับกระบวนการย่อยสลายครั้งแรกแล้วจึงกลับสู่ความเสถียร การย่อยสลายถึงค่าสูงสุดที่ 1.05% ในเวลา 5 นาที และเริ่มคงที่ที่ระดับค่อนข้างต่ำ 0.3% ที่ 90 นาที
ผลลัพธ์ที่ได้รับการสนับสนุนจากการวิจัยอิสระ
Tine U. Naerland จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนา (พร้อมกับนักวิจัยคนอื่น ๆ ) ได้ศึกษาการเสื่อมสภาพตลอดอายุของผู้ให้บริการรายย่อยของเวเฟอร์ซิลิกอนที่เจือด้วยอินเดียม แกลเลียม และเจือโบรอนโดยไม่มีสิ่งเจือปนที่อุณหภูมิห้อง 25 องศาเซลเซียส ดังแสดงในรูปที่ 4
จะเห็นได้ว่าอายุการใช้งานของพาหะส่วนน้อยของเวเฟอร์ซิลิคอนเจือแกลเลียมโดยทั่วไปจะรักษาค่าคงที่ประมาณ300μsหลังจาก 104การเปิดรับแสงในขณะที่เวเฟอร์ซิลิคอนเจือโบรอนและเจืออินเดียมจะลดลงอย่างต่อเนื่องและอย่างมาก ดังนั้น ภายใต้สภาพแสงที่อุณหภูมิต่ำ แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนเจือแกลเลียมจะค่อนข้างเสถียรและโดยทั่วไปไม่มีการเสื่อมสภาพ อย่างไรก็ตาม ในกรณีของการสัมผัสกลางแจ้งจริง อุณหภูมิในการทำงานของเซลล์จะเกิน 60°C และเซลล์ที่เจือด้วยแกลเลียมจะมีระดับ LeTID ในระดับหนึ่งภายใต้การกระทำของอุณหภูมิ งานวิจัยของเธอช่วยเสริมผลการทดสอบของ LONGi เกี่ยวกับ LID ของเซลล์ PERC ที่เจือด้วยแกลเลียมและเซลล์ PERC ที่เจือด้วยโบรอนที่อุณหภูมิต่างกันอย่างชัดเจน
งานวิจัยที่เกี่ยวข้องอีกชิ้นหนึ่งจัดทำขึ้นโดย Nicholas Grant และ John Murphy จากมหาวิทยาลัย Warwick ซึ่งเพิ่งศึกษาความเป็นไปได้ของการใช้ยาสลบอินเดียม และพบว่าระดับตัวรับที่ค่อนข้างลึกจำกัดศักยภาพของมัน “ซิลิกอนที่เจือด้วยแกลเลียมได้แสดงให้เห็นถึงอายุการใช้งานที่เสถียรและสูงมากเมื่อต้องให้แสงเป็นเวลานาน นอกจากนี้ยังไม่พบข้อบกพร่องที่ใช้งานอยู่ในการรวมตัวใหม่ที่เป็นอันตราย” แกรนท์กล่าวในการโต้ตอบล่าสุดกับวารสารอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ชั้นนำ
การประยุกต์ใช้เวเฟอร์ซิลิกอนที่เจือด้วยแกลเลียมสามารถบรรเทา LID เริ่มต้นได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งเซลล์ที่ใช้เวเฟอร์ซิลิกอนชนิด p ที่เจือโบรอนได้รับความเดือดร้อนมานาน ดังนั้น ซิลิกอนที่เจือด้วยแกลเลียมจึงไม่ต้องการขั้นตอนการรักษาเสถียรภาพเพิ่มเติมที่ใช้เพื่อลดการเสื่อมสภาพ ซึ่งแตกต่างจากสถานะเดิมที่เจือด้วยโบรอน ประสิทธิภาพเฉลี่ยของเซลล์ที่เจือด้วยแกลเลียมนั้นสูงกว่าเซลล์ที่เจือด้วยโบรอน 0.09%
"ทีมของฉันทำการทดสอบความเสถียรและไม่มีการเสื่อมสภาพอย่างมีนัยสำคัญของเซลล์แสงอาทิตย์ PERC โดยใช้สารตั้งต้นซิลิกอนที่เจือด้วยแกลเลียม" เขากล่าว "ในทางตรงกันข้าม เราสังเกตเห็นการเสื่อมสภาพที่สำคัญสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ PERC ที่เทียบเท่ากับพื้นผิวซิลิกอนเจือโบรอนภายใต้สภาวะการทดลองเดียวกัน"