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太阳能电池居然怕晒太阳?怎么破?

   日期:2018-06-22     来源:PV兔子    浏览:6114    评论:0    
核心提示:前言:太阳能电池怕晒太阳,一晒太阳就要见光死?这听起来有点啼笑皆非,但又是确凿无误的事实。背板紫外光光解、EVA变色、有机
前言:太阳能电池怕晒太阳,一晒太阳就要见光死?这听起来有点啼笑皆非,但又是确凿无误的事实。背板紫外光光解、EVA变色、有机电池(有机电池、燃料敏化电池、钙钛矿电池)紫外光光解、晶硅电池的光致衰减和光热衰减,都是光照造成的问题,严重影响发电效率和组件可靠性。经过学界工业界不懈的努力,其中的很多问题都已经成为了历史。但往往伴随着对效率的不懈追求,新光伏技术的诞生又引发新的问题又会出来!

今天就来介绍一个新近发现的“引狼入室”的问题——为了使得电池能更多的利用紫外光发电,反而引入了更快的衰减。

高紫外透光组件

传统组件基本上是不指望紫外光发电的,原因大致在于:

-组件玻璃含铁量比较高,紫外光透不了多少到电池上去;

-晶硅发射极表面掺杂浓度比较高,形成“死层”,短波长光复合严重,没法有效利用紫外光。

但是紫外光毕竟能量很大,所以一直有人都在打它的主意。高透玻璃、减反玻璃、改进正银、轻掺杂发射极,使得利用紫外光的可能性大大增加。于是作为最后一道障碍,人们开发了高紫外透过率的EVA。高透EVA可以使得短路电流和最后的发电效率提升1.7%,刚当可观。

高紫外透光组件的衰减问题

可是问题来了,研究人员发现,紫外光对电池有严重伤害。基本上,随着紫外线的注入量的增加,电池指标基本上是线性下降。其中开路电压的下降尤其厉害。

(Witteck,PIP,2017)

寻找衰减根源的过程,跟凶杀案侦破也没什么区别了:

-光浸润基本排除了LID的影响;

-EVA和玻璃的透光率也没有变化,排除了变色的因素,矛头进而指向了材料钝化;

-建立标准二极管模型,发现开路电压下降的主要因素是SRH复合增加;

-结合长期以来的报道,基本事实得到了澄清:氮化硅/硅界面受到了破坏,导致了氢钝化效果下降,硅悬挂键增多,表面复合增加。

-经过计算,想要解开氢-硅的键合,需要的光能刚好在300多纳米的位置,正好在紫外区。证据链的最后一环终于找到了:紫外线导致的氮化硅钝化效果下降正是罪魁祸首!

经过计算,高紫外透光组件的“红利”,大概在户外使用10年以后完全被衰减耗尽,如果十年以后继续衰减,高紫外透光组件的全生命周期发电增益还有没有,还真不好说呢!

严格说这还不算是后记,毕竟这还是一个悬而未决的问题。紫外光,要还是不要?要的话,衰减问题如何解决?光伏是一个高度创新同时又高度保守的行业,每一次技术创新,往往伴随着新的问题,等着去解决。

曲折中前进,正是光伏事业的魅力所在!
 
标签: 组件

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