Einhverjar -kristallaðar PERC einingar upplifa dæmigerða niðurbrot á fyrsta-ári um 3% (mælt meðaltal 1,92%) vegna bór-súrefnisgalla (B-O) sem leiðir til verulegs orkuframleiðslutaps á líftímanum;
en N-gerð TOPCon, sem notar fosfór-dópaðar oblátur, forðast BO-LID vélbúnaðinn og nær niðurbroti á fyrsta-ári<1% (outdoor demonstration only 0.51%).
Sýningargögn frá Yinchuan sýna: Undir jafngildri geislun skerða TOPCon einingar minna en 37% af PERC einingum eftir 6000 klukkustundir.
Göngaoxíðlag TOPCon og pólý-kísilaðgerðaruppbygging bæla samtímis endursamsetningu yfirborðs,sem leiðir til þess að niðurbrotshraði-varðinn af rannsóknarstofuljósi er allt að 0,26%.
Minni niðurbrot ásamt 24%-26% hagkvæmni hagkvæmni gerir TOPCon kleift að ná3-5 ára aflhagnaður sem stendur undir stofnkostnaðarálagií stórum-virkjunum, endurmóta-rökfræði fyrir val á einingum með mikilli skilvirkni.
Orsakir
Myndun og virkjun bórs-súrefnisfléttna
Kjarnakerfi LID er myndun bór-súrefnisfléttna (B-O) við lýsingu. Í P-oblátum sem eru dópaðir með bór sameinast bóratóm við millivefssúrefni og mynda óstöðuga B-O galla:
· Myndunarástand: Under illumination intensity >1 mW/cm² fer bór-súrefnisfléttan í virkt ástand (ríki B), sem veldur því að líftími minnihluta burðarefnis fer úr 1000μs niður fyrir 500μs.
· Hitaáhrif: Fyrir hverja 10 gráðu hækkun hitastigs eykst B-O flókið myndunarhraði 2-3 sinnum. Til dæmis, við 75 gráður, er niðurbrotshraði LID á PERC einingum 4,7 sinnum meiri en við 25 gráður.
· Mismunur á súrefnisinnihaldi: Einn-kristallaður kísill, ræktaður með kvarsdeiglum, hefur hátt súrefnisinnihald upp á 10-14 pma, en fjöl-kristallaður kísill frá steypu hefur aðeins 1-2 pma. Þetta leiðir til 2-3 sinnum meiri niðurbrots LID í mono-Si samanborið við multi-Si.
Process Parameter Amplification Áhrif á LID
Frumuframleiðsluferlar hafa bein áhrif á virkni B-O-fléttna:
·Sinteringarhitastig: When sintering peak temperature >850 gráður dreifist vetni úr passiveringslaginu inn í sílikon hvarfefnið, sameinast bór til að mynda afturkræfa galla. Tilraunir sýna að fyrir hverja 50 gráðu hækkun á sintunarhitastigi eykst niðurbrotshraði LeTID um 0,8%.
·Málmmengun: Járn (Fe) óhreinindi sameinast bór og mynda Fe-B pör, sem brotna niður í Feⁱ og Bⁱ⁰ við lýsingu, og mynda fleiri endursamsetningarstöðvar. 1 ppm járnmengun getur aukið niðurbrot LID um 0,5%.
·Ófullnægjandi vetnislosun: Þegar vetnisinnihald í passiveringslaginu (td AlOx/SiNx) er<1×10¹⁹ atoms/cm³, it cannot effectively passivate B-O defects. TOPCon requires 40% less hydrogen due to the absence of boron doping, improving defect regeneration efficiency.
Fylgni milli frumubyggingar og LID næmi
Mismunandi frumubyggingar sýna verulegan mun á LID svörun:
·PERC frumur: Aftari aðgerðarlagið eykur frásog ljóss í langri-bylgjulengd, sem leiðir til hærri styrkleika burðarefnis og aukinnar B-O flókins virkni. Mælingar sýna að niðurbrot PERC LID er 1,8 sinnum meira en hefðbundnar álfrumur á bakyfirborði (Al-BSF) frumur.
·TOPCon frumur: Þegar þykkt jarðgangaoxíðlagsins (SiOx) er stjórnað við 1,5 nm, er yfirborðsendursamsetningarhraði<0.5 cm/s, suppressing defect activation. Lab data indicates TOPCon's LID degradation rate is 82% lower than PERC.
·Heterojunction (HJT) frumur: Formlaust kísilpassunarlagið kynnir frekari galla, en 90% viðmótaástanda er hægt að laga með vetnisglæðingu, sem heldur niðurbroti LID undir 0,3%.
Umhverfisþættir og kraftmikil svörun LID
Vélbúnaður útiumhverfis sem flýtir fyrir LID:
·UV geislun: Ultraviolet light (280-320nm) induces oxygen vacancy generation, which combines with boron to form complexes. Zhangbei demonstration data shows, in regions with annual UV irradiation >2000 kWh/m², PERC einingar fá 0,7% lokk til viðbótar.
·Hár hiti og raki: Við 85 gráður /85%RH aðstæður veldur rakainnihald vatnsrofs á bór-súrefnisfléttum, myndar hreyfanlegar jónir og hraðar dreifingu endursamsetningarmiðstöðva. Rakahitaprófun (1000 klst.) olli 1,2% niðurbroti á PERC-einingu LID.
·Vélrænt álag: Einingahlífunarálag veldur ör-sprungum í oblátum. Styrkur súrefnis við sprunguodda kalla fram staðbundna B-O flókna myndun. Við hitauppstreymi (-40 gráðu ~85 gráður) prófanir höfðu sprungnar einingar 0,9% meiri niðurbrot á loki en ósnortnar einingar.
Gagna-drifið LID spálíkan
Eðlisfræði-undirstaða LID spá krefst þess að samþætta fjöl-víddarfæribreytur:
·Lykilbreytur: Bórstyrkur (B), Súrefnisstyrkur (O), Styrkur burðarefnis (Δn), Hitastig (T).
·Empirísk formúla: LID niðurbrotshraði (%)=0.003×B×O×exp(-Ea/(kT)), þar sem Ea=0.85eV (virkjunarorka bórs-súrefnis endursamsetningar), k er Boltzmann fasti.
·Staðfesting mælinga: Tölfræði um 1000 PERC frumur sýna villu í formúluspá<±0.2%, can guide wafer doping process optimization.
Samanburður á niðurbrotshlutfalli
Rannsóknarstofuljós-Valið niðurbrotsprófunarskilyrði og gögn
Stöðluð LID rannsóknarstofuprófunaraðferð:
·Lýsingarskammtur: 5 kWh/m² (AM1.5G litróf, 1000 W/m² styrkleiki)
·Hitastýring: 25 gráður stöðugt hitastig
·Lengd prófs: Stöðug lýsing í 100 klst
Tæknibót
Bór lyfjameðferð
Rótarvandamál: P-gerð PERC frumur verða fyrir niðurbroti á fyrsta-ári allt að 3% (rannsóknarstofugögn) vegna bór-súrefnisfléttna (BO-LID).
Lausnir:
·Gallíum (Ga) lyfjanotkun: Skiptu út bór fyrir gallíum sem dópefni, forðastu BO-LID hvarfleið. Aðskilnaðarstuðull Gallíums (0,35) er lægri en bórs (0,8), sem krefst aðlögunar á varmasviðsdreifingu:
o Kristallvaxtarhiti: 1450 gráður → 1520 gráður (dregur úr Ga rokgjörn)
o Radial hitastig:<5°C/cm (improves crystal quality)
o Mæld áhrif: LID niðurbrot minnkað úr 3% í 0,7%, en viðnámssveifla ±12%.
·Indíum (In) Co-lyf: Bór-indíum sam-lyfjagjöf (B: Í=10:1) dregur enn frekar úr súrefnisleysni:
o Súrefnisinnihald: 10ppma → 5ppma
o Líftími minnihluta burðarbera: 500μs → 800μs
o Kostnaðarhækkun: Waflverð hækkað um $0,005/W.
Hreinsunarferli:
·Lág-hitaglæðing (LTA):
o Hitastig: 200 gráður → 300 gráður
o Tími: 10 mínútur → 30 mínútur
o Áhrif: Virkjar vetnisaðlögun, gerir við bór-súrefnisgalla
o Gögn: niðurbrot PERC frumu LID minnkað um 0,5%.
Uppfærsla á aðgerðarlagi
Surface Passivation Technology:
·AlOx/SiNx stafla:
o Þykktarstýring: AlOx 3nm + SiNx 80nm
o Yfirborðsendurröðunarhraði:<10 cm/s (conventional PERC 20 cm/s)
o Lab data: Minority carrier lifetime increased to >1500μs.
Hagræðing að aftan:
·SiNx þykktarstilling:
o Hefðbundið: 120nm → Bjartsýni: 150nm
o Áhrif: Dregur úr bórdreifingu til baks, bælir LeTID
o Niðurstaða: Niðurbrot LeTID minnkaði úr 1,17% í 0,3%.
Skilvirkni viðskipta
Skilvirkni fjöldaframleiðslu nær 25,4%(SunPower Maxeon 7),rannsóknarstofuskrá 26,8%, nálgast28,7% fræðileg mörk;
PERC er stöðnuð kl23.5%. Hitastuðull TOPCon er-0,29%/gráðu, tvíhliða85%+auka orkuafköst um20%, niðurbrotshraði<0.4% per year, 30 ára orkugeymsla87%.
Fræðileg mörk
Líkamleg mörk mónó-kristallaðs PERC
Einhverjar -kristallaðar PERC frumur, byggðar á flísum af P-gerð, hafa fræðilega skilvirknimörk upp á 24,5% (Shockley-Queisser-mörk).
Þetta gildi er ákvarðað af bandbili kísils (1,1 eV) og samsvörun sólarrófsins.
Í fjöldaframleiðslu leiðir bóreyðing til bór-súrefnisfléttna (B-O) sem veldur niðurbroti af ljósi- (LID), með 2-3% skilvirkni fyrsta-árs.
