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具有镀铜接触的硅异质结太阳能电池的湿热诱导降解

DOI：10.1109/jphotov.2019.2941693 期刊：IEEE Journal of Photovoltaics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 湿热暴露是测试封装组件中太阳能电池耐久性的最严苛环境之一。湿热应力会引发太阳能电池及组件的多种退化模式：例如电极与互联线路的吸湿腐蚀、聚合物材料劣化及/或热激活扩散过程。为筛查这些潜在退化模式及其他问题，我们对采用镀铜接触结构的硅异质结（SHJ）单电池组件进行了85°C/85%相对湿度的长期湿热测试。这些SHJ电池分别采用两种常见封装材料（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA和聚烯烃弹性体POE）以及两种结构（玻璃-背板与玻璃-玻璃）进行层压封装。 我们观察到太阳能电池最大功率（PMP）的所有构成参数——电流、电压及填充因子均出现退化，并发现随着应力增加存在载流子复合增强与非理想二极管特性加剧的证据。对于玻璃-背板结构，EVA封装样品的PMP退化程度通常比POE高约1.5倍，且不同封装材料呈现差异化退化模式。玻璃-玻璃模块虽呈现相似趋势但程度较轻。另一项实验显示，非金属化SHJ前驱体经湿热处理后有效少数载流子寿命降低，这表明除接触相关退化外还存在其他预期内的退化机制，并验证了复合增强现象的观测结果。
作者： Joseph Karas，Archana Sinha，Viswa Sai Pavan Buddha，Fang Li，Farhad Moghadam，Govindasamy TamizhMani，Stuart Bowden，André Augusto
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究SHJ电池上铜电镀接触可能引发的温湿度诱导降解机制，并了解DH应力如何影响SHJ钝化效果及少子寿命。

研究成果

镀铜异质结（SHJ）太阳能电池在封装组件中经受湿热试验（DH）时的衰减方式与传统晶硅（c-Si）电池不同。观察到开路电压（VOC）、短路电流（ISC）和填充因子（FF）出现损失，其中串联电阻（RS）的增加仅能解释部分FF损失。Suns-VOC参数表明，随着DH暴露时间延长，复合效应增强且非理想行为加剧。封装材料对衰减程度起决定性作用，聚烯烃弹性体（POE）通常比乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）导致的衰减更小。采用玻璃-玻璃（G–G）结构限制水分侵入可抑制但无法完全消除寿命衰减。

研究不足

该研究聚焦于加速DH测试，可能无法完全反映系统使用寿命内的实际工况。部分观测到的退化模式的物理成因尚不明确。

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