Aaron PV
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/ PERC-TOPCon-HJT 双面电池 DH 衰减因素 NaCl 影响研究 /
关键词：DH衰减，HJT，PERC，TOPCon， Na，Cl，腐蚀
关键结论
DH测试衰减：
TOPCon常规双面电池正面衰减最高可达 ~70%，其次HJT ~50%，PERC电池衰减最低~10% 双面电池中，TOPCon电池正面衰减最大，HJT正背面衰减都高，PERC电池背面衰减较大 衰减主要来自于Rs上升，主要为、 腐蚀金属栅线。栅线腐蚀导致栅线孔洞化，栅线与硅体分离等因素导致 栅线孔洞化、硅硅体分离主要原因为NaCl溶液/盐雾高温高湿条件下，与金属栅线中的玻璃体反应导致 有文献记述手指印会导致HJT电池经DH4000处理后衰减40%以上 浆料玻璃体中引入Te元素可以大幅改善DH衰减问题
实验方案
电池片产自CSI Solar公司，2022年生产 HJT、TOPCon、PERC电池结构见下图
处理步骤
医用NaCl溶液，浓度~0.9%喷洒到太阳能电池上，正背面分别喷洒 室温条件、大气环境，放置15-20min，使得NaCl溶液挥发干燥 每组留1片不做NaCl处理作为对照组 之后所有电池片经DH20处理（双85条件,85℃、85%rh湿度），验证NaCl导致的湿衰减影响
数据收集：
I-V测试 Rs，量仪LIS-R3 TLM SEM，EDS
结果讨论
1. DH处理衰减情况
无NaCl溶液喷洒组别，经85℃、85%RH湿度处理，TOPCon、HJT、PERC双面电池基本无衰减 TOPCon电池背面喷洒NaCl溶液，效率基本无衰减；正面喷洒NaCl溶液经DH20处理后，效率衰减~70%；双面喷洒NaCl溶液经DH20处理后，效率衰减~70%。Rs大幅上升 ~40倍，Voc衰减1.5~2%，Jsc衰减~50% HJT电池，背面喷洒NaCl溶液经DH20处理，效率衰减~20%；正面喷洒NaCl溶液组别，功率衰减~40%；双面喷洒NaCl溶液，功率衰减~50%。Rs上升3~9倍，Voc降低1~3%，Jsc衰减1~2%。 PERC电池，正面喷洒NaCl溶液，效率衰减~2%；背面喷洒NaCl溶液组别，效率衰减~8%；双面喷洒NaCl溶液，功率衰减~10%。Rs上升0-3倍，Voc减低0.2~0.8%，Jsc降低~1-3%。
DH4处理后Rs图谱变化
接触电阻率TLM量测结果
PERC电池，经DH处理后，接触电阻率无显著变化 HJT电池，经DH处理后，正背面接触电阻率上升幅度相当 TOPCon电池，经DH处理后，正面接触电阻率大幅上升1→100 mΩ·cm2，上升2个数量级；背面接触电阻率基本无变化。 补充：经DH处理，各组电池片本身发射极方阻无显著变化
2 根因分析
DH衰减的主要因素，NaCl溶液喷洒处理导致的接触电阻率上升，导致Rs上升，表明金属接触变差
SEM成像分析
TOPCon电池，正面栅线（Ag-Al栅线）经NaCl溶液处理后，孔洞明显增多，栅线致密性变差，栅线和硅体表面出现明显分离现象；背面栅线无显著变化 PERC电池，正面栅线（Ag栅线）经NaCl溶液处理后，无明显变化；背面栅线（Al栅线）经NaCl处理后，龟裂纹明显 HJT电池，正背面栅线（Ag栅线）经NaCl溶液处理后，栅线孔隙率变大，金属栅线和硅体界面出现分层问题。
【EDS分析】
HJT电池
经DH处理后，HJT电池栅线间隙出现Na、Cl元素，栅线中的C-O元素大幅减少，对应浆料粘结剂经NaCl溶液DH处理被消耗掉
金属栅线孔隙率增加，以及金属栅线与硅体的分离是导致接触电阻率上升的主因
TOPCon电池
TOPCon正面栅线为Ag-Al浆 经DH处理后，玻璃体Pb-O元素基本消失，Na、Cl元素分布显著增加。导致栅线孔洞率增大，接触电阻率变大 表明NaCl溶液可能与玻璃体（PbO）发生电化学反应
PERC电池
PERC电池，背面经NaCl溶液喷洒+DH处理后，Al元素量降低，玻璃体（)含量大幅减少
DH改善方法
玻璃体中引入Te元素 Pb-Te-O玻璃体系可以阻止离子进入栅线，同时吸引进入。这种性能使的栅线可以抵挡NaCl溶液/盐雾腐蚀 单独的进入栅线，不会导致DH衰减；和的综合作用才会导致DH衰减；单独的是否会导致DH衰减仍待验证
来源：Accelerated damp-heat testing at the cell-level of bificial silicon HJT, PERC and TOPCon solar cells using sodium chloride (https://doi.org/10.1016/j.solmat.2023.112554)
