Nowe badania potwierdzają wrażliwość ogniw słonecznych HJT na topnik lutowniczy

Grupa naukowców z Korea Electronics Technology Institute (KETI) zbadała, w jaki sposób dostępne na rynku topniki lutownicze mogą powodować korozję elektrod z tlenku indu i cyny (ITO) w ogniwach słonecznych heterojoncyjnych (HJT) i odkryła, że istnieje znaczne ryzyko przedwczesnej degradacji podczas procesu łączenia ogniw.

Topniki lutownicze są stosowane do usuwania tlenku z taśm łączących lub taśm magistralnych podczas montażu modułów.

Naukowcy przeanalizowali w szczególności cztery dostępne w handlu topniki – 920, 952, 56 i 180 – w trudnych warunkach, w tym przy wysokiej wilgotności i temperaturze. „Topniki zostały wstępnie wysuszone, co dało w wyniku gęstą pastę o wysokim stężeniu” – wyjaśnili. „Topnik lutowniczy został celowo naniesiony na przednią i tylną warstwę ITO podczas procesu łączenia”.

Pozostałości topnika zostały usunięte za pomocą sonikacji po 45 godzinach degradacji w wilgotnym cieple (DH). Jednak seria obrazów elektroluminescencyjnych (EL) wykazała, że pozostałości nie zostały całkowicie usunięte, co spowodowało powstanie ciemnych plam na ogniwach.

W innych eksperymentach zespół badawczy odkrył, że umieszczenie topnika lutowniczego na warstwie ITO ogniw HJT prowadzi do „poważnej” utraty przewodności elektrycznej.

„To zjawisko korozji jest szczególnie widoczne na tylnej warstwie ITO ze względu na jej wyraźną różnicę strukturalną w porównaniu z przednią warstwą ITO, a mianowicie wyższą zawartość cyny (Sn), która powoduje segregację faz tlenku cyny (SnO₂), potwierdzoną w analizie dyfrakcji rentgenowskiej (XRD)”, wyjaśniono. „Pomiary spektroskopii fotoemisyjnej rentgenowskiej (XPS) wskazują również na stosunkowo wysokie stężenie wakansów tlenowych w tylnej warstwie ITO”.

Naukowcy odkryli również, że topnik 920 wykazywał najwyższy wskaźnik degradacji po obu stronach warstw ITO ze względu na najwyższą kwasowość, podczas gdy topniki 180, 952 i 56, które mają podobną kwasowość, wykazywały niższy wskaźnik degradacji.

„Ogólnie rzecz biorąc, wyniki te wskazują, że zanieczyszczenie niewielkimi ilościami pozostałości topnika podczas produkcji modułów fotowoltaicznych może powodować znaczną długotrwałą degradację wydajności” – podsumowali naukowcy, zaznaczając, że ich praca przedstawia metodę nakładania topnika i proces suszenia, które mogą rozwiązać takie problemy związane z degradacją.

„Próbki, w których topnik został wysuszony i przed tabbingiem przedmuchany, nie wykazują prawie żadnej degradacji, co wskazuje, że proces suszenia i przedmuchiwania ogranicza przelewanie się topnika lutowniczego na warstwę ITO, a tym samym zmniejsza wzrost rezystancji szeregowej” – dodali.