UNSW-New Insights into Hydrogen Induced Degradation

Faculty ofEngieringShPhtvoltac d Renwable Enrgy nieringNew Isi iHyro IducDradto Astudyon p-dn-tp Silc Oth pstUNSW 氢致衰减的新发现 对于型/型硅片的进一步研究 USW的其他进展Daniel ChnotributrsPilpG.Hamer,MonygKim,ShaoyngLiu,AlisonCiesla,hE.,RChFiacreRouxZZh,BrdWrigt,arloVrgsArfSdi,UtkrsVrse,VicriStefniCdnyS,ZivrXy,HJiMlmD.Abot,eMuBretJ.lnStarWna17thIsue PVE LA-Crystaline Silcon Advace Thnolgy d MtrialsForuxi,i–24t 2018 Light-and elvated Tmperature-Induce Dgradtion 热辅助光致衰减-LIDSince 201, LTID hs bn asigficnt roblm frth PVinustry, ipartulrmanufctreofc-S eialsdPERCsolarcel 从 年起，光伏业界认为热辅助光衰是个大问题，特别是针对多晶和PERC电池厂家In acdeia, ther av ben 250 publications ied atunerstading LeTID bhviourknics,idtifygthrote,figmiio tris 在学术界，以及有超过250篇关于LeTID的文献。这些文献包含了理解 I的表现形式，动力学，造成LeTID的根本原因以及缓解衰减的方法。 2 LeTID afects al Silcon Wafers LTID 能影响所有的硅材料ourinlil mtril c-Si,Cz,UMG,cast-mon,FZ 所有硅材料都发现了LeTID多晶硅,单晶硅冶金硅 类单晶硅, 区熔法单晶硅N-type CzP-type FZ P-type Cast MonP-type Hmc-Si, CzP-type UG zChen tal.,Sol. Energy Mater. Sol.s 1720293–0 Niwlt l.,J Apl. Phs. ,8517Chen tal.,Sol. Energy Mater. Sol.s 1204–823 Hydrogen Iduce Dgradtion 氢致衰减 4 Varshney tal., WCPE-7JuHwi. 2018Th isw asbtnil mout fevidce tosuget hat ydrogen maybrpoil forLTI目前已有大量证据表明氢可能导致热辅助光衰Varshney tal. Chngi the icknes ofthe SiNxH dielctri layer toicdroecratdurigirncrashdgin xt fct trio. 增加SiNxH非导电层的厚度会增加在烧结过程中氢的浓度, 表现了与缺陷密度的相关性 Hydrogen Iduce Dgradtion 氢致衰减 5Firng ofthe SiNxH layer isnot esntial forthe frmation fLeTID. Only ahydsurcisqud.J.dnsedhtcbeiuc ing plm hrgti [1]SiNxH层的烧结并非形成热辅助光衰的必要原因. 只要有氢源即可.Jns等人演示了等离子氢化可致热辅助光衰[]。ydrogen ay bel tocause rcombinatio nits ow ithout er spci[2].氢自身可能导致再合[2][1]Jen tal., JApl. Phys., vol.124, no.8, p.0571,2082CislWCE-7JuneHawi Recap from April Technolgy Forum April 2018 6 ColdwnSiNxHN-type Si-mitrdren [1]Chen tal., Sol. Energy Mater. Sol. Cels, vol.185, p.174–82, 01 The Impact ofIluminatio n P-difused n-typeOur vius tdy l ked th LeTID inth ark. 我们之前对于LeTID的研究只基于黑暗情况. 7In thedark, weobsrve ulk degration ad recovry cnsite with at isulyrd inp-tySi.黑暗中,我们发现n型硅体衰减与复原过程与我们曾观测到的型衰减过程相吻合B ading smal out filuminatio 0.2 su, wes aecondary erto.但是加入少量光照后0.2 s 等效光强, 我们观测到了二次衰减 During dark nealig, deration curs pimarily withn te bulk without sfcthsJ0. 在黑暗加温过程中，实验表明衰减基于J0没有明显变化的情况下,主要发生在硅体中Under low intesit ofiluminatio, bulk degration isflowed bya subqurfacdegr 在低强度光照下，硅体衰减之后紧跟着硅片表面衰减 The Impact ofIluminatio n P-difused n-type 8 The Impact ofIluminatio n P-difused n-type 9By increasig theiluminatio t0.3 sun, thedgration ismre xtnsive howv b tse rcveryacio把光照增加到0.3个太阳等效光强后，衰减程度加剧，衰减后观测到复原过程 The Impact ofIluminatio n P-difused n-type 10By increasig theiluminatio t0.3 sun, thedgration ismre xtnsive howv b tse rcveryacio把光照增加到0.3个太阳等效光强后，衰减的程度加剧，衰减后观测到复原过程At 0.5sun, thercovry ation rt pers tincreas, doinatig thebehaviorlg timescl增加到.个太阳等效光强后，复原过程加剧并主导硅片的长期表现 The Impact ofIluminatio n P-difused n-type 1If wecontiue toincreas thiluminatio 1–.5 sun, wedon’t visualy bsrv asdy grdo wevrsample’trcrbcktoth tigrtin crigi bckgd如果进一步增加光强到1-.5个太阳，我们没有观测到二次衰减过程，但样品并没有复原到起始点衰减过程仍然存在J0s increas lo apers tohave iluminatio depnce的增加程度与光照强度相关 Comparing the Impact ofIluminatio n p-ad n-type Sinclusi Lit soking hsrs dife -tye silco wfer iucs both bk dfcaurfcedgati. 结论对于磷掺杂的型硅片，光照测试会同时导致硅主体和明显的表面衰减what pens wh liht sok p-nd -type silcon ith difernt miters 当我们对不同发射极掺杂的n型或型硅片做光照测试时会有怎样的反应We fbrictd 3ymetrical ifetm strucr 准备3组对称的少子寿命样品结构p-yeultisliwihapohsdifue miter convetial strr p 型多晶硅-磷掺杂的发射极（传统结构）n-Czwith aborndifuse iter n型单晶硅-硼掺杂发射极tye isphrifdmitr 型单晶硅-磷掺杂发射极Al samplsaivted it SiNxH an ir a740C 所有的样本均用SNxH钝化并740C烧结Teting w don t160 in thedrk ot 1sun 测试均在160C黑暗环境或个太阳等效光强下进行 12p-tye mc-SinitrNxHn-type c-SimtriNxHn-type c-SimtriNxH Investigatin the rol fthe miter 发射极作用的研究 A convetial p-tye wafr ith aposhrus difion Adig iluminatio 1-su gficnlclesdegation recvryketcs 传统的p型硅片-磷掺杂发射极对比黑暗与光照测试，增加光照强度可以极大加快衰减/复原机理 13 p-tye mc-SinitrNxH Investigatin the rol fthe miter 发射极作用的研究 14 p-tye mc-SinitrNxHn-type c-SitriNxHFor n-type subtraes with born-difuse miters, we simlar behviours. Racirt lduig ak alng dtacltdy 1.5 OMdofmgnit er1-ilitio对于n型硅片-硼掺杂发射极，我们检测到了相似的结果。反应速率在黑暗加温 情况下相对慢；在1个太阳光照条件下增加了1.5个数量级 Investigatin the rol fthe miter 发射极作用的研究 15 p-tye mc-SinitrNxHn-type c-SitriNxHn-type c-SimtriNxHN-type subtraes with aposhrus-dife miter action rtes ar signficly fndrk, btlow nudlu 型硅片-磷掺杂发射极反应速率相比光照下，在黑暗下明显要快。 n-type c-SimtriNxHp-tye c-SinitrNxHInvestigatin the rol fthe miter 发射极作用的研究 16n-type c-SitriNxHComparing P-type with an-emitr and N-type with ap-emitr, thedetoicosti hkrsobidntcl将型-磷扩散发射极与型-硼扩散发射极硅片作比较，黑暗加温情况下的衰减时间常数保持一致 n-type c-SimtriNxHn-type c-SitriNxHp-tye mc-SinitrNxHInvestigatin the rol fthe miter 发射极作用的研究17Comparing l3 strucres undr iluminatio, wealso berv simlar detotieonta.Thseplsrvrydifntptfothe SiNxH d fr di 比较3种不同的硅片-发射极组合光照下，我们同样检测到相似的衰减时间常数，这些样品除了SiNxH和烧结条件一致，其他都不相同 Key observations 关键结论 18 1.In theprsnce ofa p-n jucio, tditfilmailrs thedegrtn ecovrypocs. 在-n结的存在下，增加光照可以加快衰减和复原反应速率2.In theprsnce ofa hig-low rgio ttirtes raldyfat, hwv,itn ligrult inslowercto kiecs 在重掺/轻掺区的存在下，增加光照反而会减缓衰减/复原反应 速率 Modeling Dopant Ieractions with Hydrogen模拟 掺杂物与氢的相互作用 19 Wwatd tmel thbviur fhyrogenis cargste aond p- juctiori-low difri 我们希望可以模拟氢在p-n结附近或重掺/轻掺区附近的分布与价态We usd aSh-ockley modl aptfrom un ta.[1]tterin th cgtep fydren. 我们引入了Su等人的Sah-ockley模型来模拟氢的价态[Hto] 1 05cm-3740C 我们通过激光掺杂改变PERC电池的背金属接触点的间距1 m 到8 金属铝通过印刷并且在740 时烧结 ImctfAlui LeTID铝对LTID的影响 26Samples with alrge fractionl Aconta rehad smler dops inVOC hroitlit serpihignfictgat.铝的相对接触面积越大,iV隐射开压 的下降越少; 而少量接触面或无接触面的样品iVOC有明显降低The Alconta does play role indtrming thextn ofLeTID dgration背板铝接触面积与LTID的衰减程度密切相关 No laser1 spacing Rapid Testing ofLID 光衰快速测试方法UNSW ivlpi acntles and i-situ form frapid tesing forLID. 正在研发非接触式/原位快速LID监测技术This wilquickly telus whtr ot cel/wafr isuctibl tI rnt. 这项技术可以快速监测硅片/硅电池是否会受LI影响e can ompar tdgratin, rgrtion rte and egradtio ext fordifrtslesin 10 s. 我们可以在10秒内监测不同样品的衰减/复原反应速率和衰减程度Can beud forLTID imc-Si and B-OLeTID inCz. 这项技术可以应用于多晶硅的LeTID和单晶硅的B-/LeTIDRate ofractions-situ oitrig27 Is the IEC Standr Suficent for LeTID observations当前 标准是否足够预防LTID现象Standr Popsal forLeTID esigfcel –GCApil2018.2018 年4月， 建议对硅电池的LTID表现进行标准化测试Is thetandr used tost bh mc-Si olclanmcel 此标准是否兼容多晶硅电池和单晶硅电池的测试How dyou separt B-O and LeTIDB-OilcoversLTIDstar tgrd 怎么区分衰减的源头，-或是LeTI -会在LeTI开始衰减 时恢复 IV measurentLight expor 10kWh/275 CIV measurentLight expor 5kh/275 CIV measurentStblNoYesEnd Pre-tant Light exposur 20kWh/2 45CB-Ofmati 28 Is the IEC Standr Suficent for LeTID observations当前 标准是否足够预防LTID现象Does thsting top when t dgraio raeisablrt mplcvr 标准测试在何时终止 衰减速率趋于稳定还是样品复原后Can you cnt forsecndary degrtimhai ufce 如何解释二次衰减表面衰减机制Do thes t acurtely rpsent rndrpesn fidcit Pot-lmato 这些测试是否可以精确预测电池在室外组件条件下的表现封装后呢 29 IV measurentLight expor 10kWh/275 CIV measurentLight expor 5kh/275 CIV measurentStblNoYesEnd Pre-tant Light exposur 20kWh/2 45CB-Ofmati How lng should we b tesing our mdules for组件测试时间需要多长 30 Most cmpanies r curently udeci onthe condits and urations frLeTIDtigodls. 大多数公司到目前都无法决定针对LTID用的测试条件和时间So cpanies wt ote at75 C,1 sun for80 hurs 480 min. Othersv rodup20hor20mi 有些公司用75C, 1个太阳，8小时。也有公司提议测试2小时At UNW, ehavben tsig cercial on ad c-Si PERC modulsfromy difrompanis 在新南威尔士大学，我们已经测试了不同公司的单晶和多晶 组件