令人惊讶的恢复机制
来自南昌大学和Trina Solar的研究人员发现，TOPCon太阳能组件展现出显著的自我修复行为：在经历紫外线照射引起的性能衰减后，这些组件可以通过光浸泡过程完全恢复其输出功率。这一发现挑战了关于太阳能电池板紫外线损伤的传统假设，可能导致修订行业测试标准，并增强对TOPCon技术长期可靠性的信心。
TOPCon是tunnel oxide passivated contact的缩写，已成为主导的下一代太阳能电池架构，在全球制造线中快速取代较旧的PERC技术。该技术通过使用超薄tunnel oxide层和掺杂polysilicon接触来降低单元表面的电子复合损失，从而实现更高的效率。然而，随着该技术的推广，对其在各种环境压力下长期稳定性的疑问仍然存在。
衰减-恢复循环
研究团队对TOPCon组件进行了加速紫外线暴露测试，以在压缩的时间范围内模拟多年的户外运行。如预期所料，在紫外线照射期间，组件显示出可测量的性能衰减，功率输出下降了几个百分点——这个结果与之前引起对TOPCon紫外线稳定性的担忧的研究一致。
接下来研究人员发现令人惊讶。当紫外线应力下的组件随后暴露在宽光谱光下——模拟正常的户外运行条件——它们的性能完全恢复。衰减证明是亚稳定的而不是永久的，意味着紫外线引起的电池电子特性变化在正常工作照明下是可逆的。
这个衰减-恢复循环可以重复多次而不会造成明显的永久性损伤，表明真实环境中安装的TOPCon组件在正常白天运行期间会自然自我修复，即使紫外线照射导致临时性能下降。
什么导致亚稳定行为
研究人员将亚稳定衰减归因于tunnel oxide层和硅基底之间界面处缺陷电荷态的可逆变化。携带比可见光更多能量的紫外线光子可以改变这些界面缺陷的电子构型，临时增加复合损失并降低单元效率。
在宽光谱光照的光浸泡期间，可见光和红外光子的额外能量帮助缺陷返回到其原始的、低复合状态。该过程由向硅中注入电荷载体驱动，这稳定了界面并恢复了使TOPCon电池具有高效率的钝化质量。
这个机制与在PERC电池中观察到的光诱导衰减不同，后者涉及不同的缺陷类型并且是部分不可逆的。TOPCon恢复机制似乎更完整，表明该技术在长期户外运行中实际上可能比其前身更稳定。
对测试标准的影响
当前的行业紫外线耐久性测试标准，在IEC 61215中规范化，评估紫外线照射后的组件性能，但不包括随后的光浸泡恢复步骤。这意味着表现出亚稳定紫外线衰减的组件可能会在紫外线测试中失败，尽管其实际性能不会受到影响。
研究人员主张应该更新测试规程以在紫外线照射后包括光浸泡步骤，提供对组件在实际安装中将如何性能的更准确评估。没有这个更新，紫外线测试结果可能会不公平地惩罚TOPCon技术，并与显示不同衰减配置文件的其他电池架构创建误导性比较。
行业标准组织，包括国际电工委员会，定期审查和更新测试规程，新的发现可以为下一个修订周期提供信息。
真实能量产出不受影响
为了验证他们的实验室发现，研究人员分析了来自现场TOPCon安装的能量产出数据。他们的分析确认了在加速测试中观察到的紫外线引起的衰减在真实条件下没有转化为可测量的能量产出损失，这与自我修复机制在正常运行期间连续运行一致。
这个发现对TOPCon技术的融资性很重要。太阳能项目开发者和融资方依靠衰减率假设来模型化25至30年的能量生产和收入预测。如果紫外线衰减是永久的，它将增加假设的衰减率并降低基于TOPCon项目的预计财务回报。证明紫外线影响是亚稳定和自我修复的消除了这个担忧。
对TOPCon采用的推动
自我修复发现在太阳能行业的关键时刻到来。TOPCon已经迅速获得了制造市场份额，主要生产商包括Trina Solar、Jinko Solar和Longi，从PERC转换生产线到TOPCon。对该技术长期可靠性的信心对于这个过渡的继续至关重要，新的研究为TOPCon提供了重要的数据点。随着太阳能行业推向更高效率和更低成本，理解新电池架构的真实耐久性变得与它们的峰值实验室性能一样重要。
本文基于PV Magazine的报道。阅读原文。
