Zespół badawczy z University of New South Wales (UNSW) we współpracy z chińskim producentem modułów DAS Solar przeprowadził analizę wpływu cięcia laserowego na wydajność ogniw słonecznych TOPCon z kontaktem tylnym (TBC). Celem było określenie dominujących mechanizmów strat wywołanych cięciem oraz opracowanie praktycznych warunków projektowych minimalizujących degradację sprawności w zastosowaniach z ogniwami ciętymi i modułami.
Jak wyjaśnił profesor Martin Green z UNSW, badania pozwoliły ustalić praktyczne wytyczne dla przemysłowej produkcji ogniw TBC, a optymalizacja cięcia w obszarze przerwy między kontaktami może znacznie ograniczyć straty rekombinacyjne bez konieczności dodatkowego pasywowania krawędzi. Prace wsparły DAS Solar oraz Australijska Agencja Energii Odnawialnej (ARENA).
Cięcie pełnowymiarowych ogniw na segmenty (połówki, tercje, ćwiartki) jest standardem w produkcji modułów krzemowych, ponieważ redukuje straty rezystancyjne, które rosną kwadratowo z długością ogniwa. Jednak laserowe cięcie odsłania niepasywowane krawędzie, tworząc wiązania zawieszone i defekty, które zwiększają rekombinację nośników. Naukowcy wykorzystali symulacje Quokka3, aby ocenić konfiguracje połówek, tercji i ćwiartek, uwzględniając realistyczne odchylenia pozycji cięcia w zaprojektowanych obszarach przerwy.
Wyniki pokazały, że strata sprawności spowodowana rekombinacją na krawędzi rośnie liniowo ze stosunkiem długości krawędzi cięcia do aktywnej powierzchni ogniwa. Cięcie w przerwie między kontaktami n- i p-typu zmniejsza stratę sprawności o około 50% w porównaniu z cięciem przez obszar kontaktu p-typu. Najlepsze rezultaty uzyskano dla cięcia w obszarze przerwy, ponieważ krawędź jest oddzielona od silnie domieszkowanych obszarów emitera i pola powierzchni tylnej (BSF), co ogranicza rekombinację. Z kolei cięcie w obszarze emitera powoduje największą degradację, gdyż odsłania obszar ładunku przestrzennego emitera, który jest podatny na rekombinację.
Symulacje wykazały również, że ogniwa cięte tracą więcej sprawności przy niskim natężeniu światła, ze względu na większe straty rezystancyjne i rekombinację. Optymalna szerokość przerwy po cięciu to około 0,3 mm. Profesor Green podkreślił, że przy niższym oświetleniu nośniki mają większą tendencję do dyfuzji w kierunku krawędzi, co zwiększa straty.
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”. To kolejna wspólna praca UNSW i DAS Solar – wcześniej opracowali ogniwo TBC o sprawności 27% w konstrukcji zero-busbar (ZBB), która wymaga mniejszej ilości srebra.
Źródło: pv magazine AU
