在由SMM主办的2024 NET ZERO光伏产业大会上，晶科能源股份有限公司 电池研发高级研究员 张彼克介绍了晶硅太阳能电池结构及可靠性研究进展。

TOPCon电池-组件

N型TOPCon电池结构：

制绒→硼扩→去BSG→隧穿氧化层/多晶硅沉积→磷掺杂→去绕镀清洗→表面钝化→丝网印刷→退火钝化→测试分类

电池可靠性

光伏组件的好坏决定了光伏电站质量的优劣，也是光伏电站能否有效稳定运行数十年的决定性条件；

光伏电池作为光伏组件的心脏，其可靠性不言而喻。

作为光伏组件的核心材料，光伏电池抗衰减能力卓越

电化学稳定、低热斑影响、氧环缺陷、机械载荷、其他 ·····

质保需要考虑产品全寿命周期内的风险，提早在设计阶段做出预防措施；

通过多种标准测试方法来完善产品老化失效的评估。

此外，他还介绍了现有电池端IEC标准4项，涉及衰减、测量及EL分类，并针对“ LID 衰减：主要和硼氧对（铁硼等相关）”进行实验测试。

IEC 63202-1 包含测量晶体硅光伏电池初始光造成的退化 (LID) 的要求，在20 kWh·m-2的终止标准内评估了光伏电池在中等温度和初始持续时间下的LID降解风险。

测试条件：

温度控制在(60士2)℃范围内,

辐照度为(1000士50)W·m2

相对湿度：≤50%;

LeTID衰减机理：不仅是体材料衰减，也包括钝化衰减（passivation degradation）

研究表明： 暗退火导致氢原子扩散，推测氢原子不仅起到钝化杂质和缺陷的作用，同时也可以诱发形成部分的复合敏感中心

IEC TS 63202-4:2022描述了在模拟阳光条件下测量由光照和高温造成的晶体硅光伏电池退化（LeTID）的具体程序

通过比较轻辐射过程中标准测试条件(STC)下ICE的最大功率Pmax与初始Pmax之间的关系，确定衰减率、最大衰减率和可能的再生。提出了累积辐照下的Pmax降解曲线，这有助于电池制造商在组装成组件之前判断电池是否容易发生LeTID。

湿热DH测试：用于评估电池片金属化浆料抗湿热衰减的能力

晶科2022年已经完成团体标准并发布，行业内同时有使用醋酸的溶液进行评估

电势诱导衰减（PID，PotentialInduced Degradation）

钠离子偏压条件富集在起光伏电池表面，引起衰减，若钠离子进入电池基体内，通常衰减不能完全恢复。

改善膜层的致密性，降低膜层缺陷有利于衰减后的恢复；

电池EL黑环：硅片氧含量过高，在高温过程中产生沿径向分布的环形氧沉淀，在EL/PL成像技术下显现

按照黑环的特征分为以下四类：无环电池、不完整黑环、完整黑环、宽深黑环。

电池EL黑环： 电池EL黑环通过引起原因和氧沉淀相关，经过退火工艺可部分减轻

紫外衰减（UVID）

光伏组件在紫外线照射下性能下降的现象，直接影响组件的长期可靠性和发电效率

原因（1）紫外光低于353nm波长（能量大于3.5 eV）的光子会破坏减反射层中Si-H键（3.34-3.5eV）

原因（2）（2）高能光子将电子激发价带产生热载流子(Hot Carrier Inject)，可在二氧化硅中产生新的界面态；使陷阱电荷密度、时间而增加，界面态密度升高，使电池效率降低。

紫外衰减（UVID）改进措施

① 调整正面减反膜组分/厚度，提升短波段光谱（300-400nm）反射率，降低UV总辐照剂量；

UV破坏Si-H键，造成缺陷密度增加，钝化下降；同时激发Si载流子，引起Si-SiOx界面态增加；当带正电荷的SiNx覆盖在SiOx表面，SiOx导带弯曲，UVID更易发生（受激发载流子所需跃迁能量4.2→3.66eV)

② 通过厚度提升、退火条件调整、减少正膜离子损伤等手段，提升氧化铝膜层致密性，可有效改善UVID

紫外衰减（UVID）恢复

光伏电池或组件在光注入或电注入条件下，氢可持续钝化缺陷降低界面态密度，进而实现电池效率或组件功率恢复。