Jak ciąć ogniwa TOPCon, by ograniczyć straty rekombinacji? Nowe wytyczne

Naukowcy opracowują wytyczne dla przemysłowej produkcji ogniw TBC

Międzynarodowy zespół badawczy z University of New South Wales (UNSW) oraz chińskiego producenta modułów DAS Solar przeanalizował wpływ laserowego cięcia na wydajność ogniw słonecznych TOPCon z kontaktem tylnym (TBC). Celem było określenie dominujących mechanizmów strat wywołanych cięciem oraz opracowanie praktycznych warunków projektowych, które minimalizują degradację sprawności w zastosowaniach z ogniwami ciętymi i modułami.

Jak podkreślił profesor Martin Green z UNSW, badania pozwoliły na sformułowanie praktycznych wskazówek dla przemysłowej produkcji ogniw TBC, pokazując, że zoptymalizowane cięcie w obszarze przerwy między kontaktami może znacznie ograniczyć straty rekombinacji bez dodatkowej pasywacji krawędzi. Prace prowadzono we współpracy z DAS Solar, które jako pierwsze wdrożyło produkcję TOPCon na skalę GW, a projekt wsparły DAS Solar oraz Australijska Agencja Energii Odnawialnej (ARENA).

Dlaczego cięcie ogniw jest ważne?

Cięcie pełnowymiarowych ogniw na połowy, trzecie lub ćwiartki zmniejsza straty rezystancyjne, które rosną kwadratowo wraz z długością ogniwa. To standardowa praktyka w produkcji modułów krzemowych, ale laserowe cięcie odsłania surowe, niepasywowane krawędzie, tworząc wiązania zawieszone i defekty, które zwiększają rekombinację nośników i pogarszają wydajność.

Reklama

Zespół wykorzystał symulacje Quokka3, aby ocenić konfiguracje pół-, trzecich i ćwierćogniw, uwzględniając realistyczne odchylenia pozycji cięcia w zaprojektowanych obszarach przerw. Profesor Green wyjaśnił, że strata sprawności spowodowana rekombinacją na krawędzi rośnie liniowo ze stosunkiem długości krawędzi cięcia do aktywnej powierzchni ogniwa. Co istotne, cięcie w przerwie między kontaktami n- i p-typu zmniejsza karę za sprawność o około 50% w porównaniu z cięciem przez obszar kontaktu p-typu.

Najlepsza strategia: cięcie w obszarze przerwy

Wśród analizowanych lokalizacji cięcia, cięcie w obszarze przerwy daje najmniejsze straty sprawności, ponieważ krawędź cięcia jest przestrzennie oddzielona od silnie domieszkowanych obszarów emitera i pola powierzchni tylnej (BSF). To ogranicza interakcję między nowo odsłoniętą, niepasywowaną powierzchnią krzemu a selektywnymi złączami nośników, redukując rekombinację na krawędzi. Z kolei cięcie w obszarze emitera powoduje największą degradację, ponieważ odsłania obszar ładunku przestrzennego emitera, który jest bardzo podatny na rekombinację.

Wyniki pokazują, że umieszczenie cięcia w przerwie między emiterem a BSF jest najskuteczniejszą strategią tłumienia strat rekombinacji krawędziowej i zachowania sprawności ogniw TBC. Ponadto symulacje wykazały, że cięte ogniwa tracą więcej na sprawności przy niskim natężeniu oświetlenia, a optymalna szerokość przerwy po cięciu wynosi około 0,3 mm.

Badania opublikowano w czasopiśmie „Solar Energy” pod tytułem „Simulation of gap-region cutting for suppressing edge recombination losses in tunnel oxide passivated back-contact solar cells”. Wcześniej UNSW i DAS Solar współpracowały przy wytwarzaniu ogniwa TBC o sprawności konwersji 27%, opartego na konstrukcji zero-busbar (ZBB), która wymaga znacznie mniejszej zawartości srebra do metalizacji.

Źródło: pv magazine DE

Fot. pv-magazine.com