Aaron PV
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/ SHJ 异质结电池 UVID 紫外衰减研究 /
关键结论
长波段波长（~980nm）光照处理（70s，60 suns光照），长波段光子可以激活B掺杂a-Si:H中的硼原子，提升效率 0.3~0.7%（ABS），主要增益在Voc、FF上 紫外光ultraviolet A （UVA） 峰值波段365nm，可以打断Si-H键，降低本征和掺杂a-Si:H中的H含量，界面钝化效果变差。 异质结电池UV60 （60KW·h/m2)，效率衰减可达10%以上，主要表现为Voc、FF降幅较大。 Staebler-Wronski效应，解释了微米级a-Si:H膜层的衰减。 在SHJ电池表面镀一层纳米级粉末与Ag粉混合膜层，可以大幅改善异质结HJT电池UV衰减现象 Si-H键键能≈3.51 eV，与紫外光UVA的光子能量相当，UVA辐照可以打断Si-H键。
实验方案
光源：UVA（峰值能量365nm波段）紫外光 辐照量：60kW·h/m2 封装材料：选用紫外波段过滤封装材料用于修复或者最小化UV曝光损失 量仪： 傅里叶红外光谱仪FTIR WCT120 QE
结果讨论
1 a-Si:H膜层及半成品SHJ电池UVID表现
FTIR伸缩模量
单H类，对应低伸缩模量LSM（Low Stretching mode）1980-2010波数，表示密集的H键 H聚合物，对应高伸缩模量HSM（High-stretching mode）2070-2100波数，以H二聚物、三聚物形式存在。 经UV光照后，掺杂a-Si:H、本征i-Si:H膜层H含量降幅5-8%，本征H含量降幅最大
暗电导率：
n-Si:H膜层暗电导率比p-Si:H电导率高2-3个数量级，表明n-Si:H薄膜掺杂更容易，电导率更高 经UV60处理后，n-Si:H膜层电导率增大了2倍，p-Si:H膜层电导率增大了1倍。 Gaspari等证明了掺杂a-Si:H膜层电导率与膜层H含量负相关。反应印证了UV光照会打断Si-H、Si-H2，Si-H3键。
半成品SHJ电池WCT120表征，经UV60处理后：
少子寿命降低50% iVoc降低了~2% iFF降低了~4% 经UV处理后，钝化效果衰减严重
2 异质结SHJ电池和组件UVID表现
电池表现：
UV6时，Voc、FF开始明显下降 UV40时，SHJ电池衰减到一个相对稳定的水平 电流密度 衰减~0.4% Voc衰减~1% FF衰减~3% 效率Eff衰减~3%
两种EVA：普通EVA vs EVA UV（过滤<380nm以下的紫外线）
SHJ组件表现，经UV60处理后：
常规EVA组件，功率衰减~10%；EVA UV组件几乎无衰减 EVA UV组EL无显著变化，常规EVA组件EL发黑严重
3 UV处理后SHJ电池、组件恢复表现
UV处理后，经长波段光照处理，SHJ电池性能可很大程度恢复 推测恢复机制：长波光注入处理，释放B-H-Si中的H，提升电池片钝化性能。
经多次循化UV-光注入修复处理，SHJ电池修复程度逐步降低 推测与膜层H的逐步释放有关，经多次H释放膜层有效H逐步减少，光注入修复能力越来越有限
参考资料：[Short Wavelength Photons Destroying Si-H Bonds and Its influence on High Efficiency Silicon Solar Cells and Modules](DOI: 10.1002/solr.202300334) DOI: 10.1002/solr.202300334
