Νέα έρευνα αποκαλύπτει την τρωτότητα των ηλιακών κυψελών TOPCon

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας και την κινεζοκαναδική εταιρεία κατασκευής φωτοβολταϊκών μονάδων Canadian Solar διερεύνησαν την υποβάθμιση των βιομηχανικών ηλιακών κυψελών τύπου TOPCon υπό συνθήκες επιταχυνόμενης δοκιμής με θερμοκρασία 85°C και υγρασία 85%, γνωστές ως δοκιμή θερμότητας και υγρασίας (DH85).

«Τα αποτελέσματά μας αναδεικνύουν την ευπάθεια των κυψελών TOPCon στη διάβρωση επαφών, υπογραμμίζοντας την ηλεκτροχημική δραστικότητα της μεταλλοποίησης ως πιθανό κίνδυνο για τη μακροχρόνια απόδοση των μονάδων», δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής, Bram Hoex. Η μελέτη αυτή παρέχει σημαντικές πληροφορίες για τους μηχανισμούς υποβάθμισης των κυψελών, κρίσιμες για τη βελτίωση της απόδοσης και της αξιοπιστίας τους σε βάθος χρόνου.

Ο Hoex εξήγησε ότι η νέα μελέτη συμπληρώνει την προηγούμενη έρευνα της ομάδας, διευρύνοντάς την μέσω της χρήσης δύο διαφορετικών αλάτων νατρίου που επέτρεψαν την παρατήρηση διαφόρων χημικών αντιδράσεων. «Η βαθύτερη κατανόηση της χημείας πίσω από την υποβάθμιση είναι καίρια για τη βελτίωση της σταθερότητας των κυψελών TOPCon», πρόσθεσε.

Σε προηγούμενη εργασία , η ομάδα είχε εντοπίσει τρεις νέους τύπους αστοχίας σε μονάδες TOPCon, που δεν είχαν εμφανιστεί στις κυψέλες PERC, και αξιολόγησε την επίδραση των υλικών (BOM) στην αξιοπιστία τόσο των κυψελών PERC όσο και των TOPCon. Εκεί, βρέθηκε ότι κάποια ελαστομερή πολυολεφίνης (POE), αντίθετα με τις προσδοκίες, παρουσίασαν κακή απόδοση λόγω αλληλεπιδράσεων με τη ροή συγκόλλησης και τη μεταλλοποίηση, προκαλώντας διάβρωση επαφών.

Η νέα μελέτη διαπίστωσε σημαντικές διαφορές στην υποβάθμιση της μπροστινής και πίσω πλευράς των κυψελών TOPCon όταν εκτέθηκαν σε διττανθρακικό νάτριο (NaHCO₃) και χλωριούχο νάτριο (NaCl). Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σε ηλιακές κυψέλες τύπου n με απόδοση μετατροπής ισχύος 23,1%.  Η μπροστινή πλευρά ήταν κατασκευασμένη από διάχυση βορίου με επιφάνεια από οξείδιο του αλουμινίου (Al₂O₃) και νιτρίδιο του πυριτίου (SiNx), ενώ η πίσω πλευρά διέθετε αρχιτεκτονική TOPCon με στρώμα οξειδίου του πυριτίου και πολυπυρίτιο ντοπαρισμένο με φώσφορο. Η δοκιμή DH85 έδειξε ότι η απλή έκθεση σε υγρασία και θερμότητα δεν οδήγησε σε υποβάθμιση, αλλά όταν χρησιμοποιήθηκαν τα άλατα, οι κυψέλες παρουσίασαν σημαντική απώλεια απόδοσης. Συγκεκριμένα, η έκθεση σε NaCl προκάλεσε μείωση της απόδοσης κατά 92%, ενώ το NaHCO₃ προκάλεσε μείωση κατά 5%, κυρίως λόγω της αύξησης της αντίστασης στη σειρά (Rs) που οφείλεται σε ηλεκτροχημικές αντιδράσεις στην πάστα αργύρου-αλουμινίου.

Η έρευνα τονίζει ότι η μακροχρόνια σταθερότητα των κυψελών TOPCon μπορεί να απειληθεί από ρυπαντές σε επίπεδο ιόντων, επισημαίνοντας την ανάγκη για περαιτέρω διερεύνηση διαφορετικών συνδυασμών ιόντων και συνθέσεων παστών.