Fuente: ecogeneration.com.au
Los expertos han señalado constantemente los desafíos que enfrenta la tecnología PERC poco después de la instalación con respecto a los posibles efectos de degradación. LONGi Solar ha estado trabajando para abordar el problema de la degradación inducida por la luz (LID) en las celdas y módulos PERC para evitar problemas de degradación y ofrecer módulos de la mejor calidad.
En los últimos años, otro fenómeno de degradación de la eficiencia de las células / módulos solares ha llamado la atención de todos: la degradación inducida por la luz y la temperatura elevada, o LeTID.
Se cree que LeTID es causado por la interacción entre las impurezas metálicas y el hidrógeno en las obleas. Con las obleas dopadas con galio es más fácil controlar la LeTID en las células solares, ya que no es necesario introducir un exceso de hidrógeno en el procesamiento de las células para mitigar la LID como se requiere para las obleas dopadas con boro.
En general, se considera que la degradación inducida por la luz es causada por un complejo de boro-oxígeno formado bajo iluminación de luz, lo que reduce la eficiencia y la energía de las células solares con el tiempo después de la instalación. Para mitigar la LID, puede reducir la concentración de oxígeno en las obleas o reemplazar el boro (B) con otros dopantes, como el galio (Ga). La investigación llevada a cabo conjuntamente por el Instituto de Investigación de Energía Solar de Hamelin (ISFH) y LONGi ha demostrado que el dopaje con Ga y las obleas bajas en oxígeno son eficaces, como se demuestra en la figura 1.
Con la optimización del proceso en las etapas de extracción de lingotes y fabricación de celdas, las celdas solares fabricadas con obleas dopadas con Ga demostraron mejoras de eficiencia de entre 0,06-0,12% (abs) en comparación con las obleas dopadas con B.
A través de una investigación y pruebas exhaustivas, los expertos en tecnología de LONGi concluyeron que los problemas de LID y LeTID podrían resolverse eficazmente mediante el uso de obleas de silicio monocristalino dopado con galio en combinación con el control del proceso celular, sin la necesidad de un tratamiento de regeneración (inyección de luz o inyección eléctrica).
En comparación con las obleas de silicio dopadas con boro, las obleas de silicio dopadas con galio pueden mejorar la eficiencia de las células PERC. No hay un complejo de boro-oxígeno en las células PERC dopadas con galio, por lo que no existe el fenómeno habitual de la LID de boro-oxígeno. En el libro blanco recienteGalio-El silicio monocristalino dopado resuelve completamente el problema de la TAPA de un módulo PERC, LONGi ha resumido sus hallazgos sobre el tema, respaldados por estudios relacionados. La investigación indica claramente que la aplicación de obleas de silicio dopadas con galio puede mitigar eficazmente el LID inicial que las células que utilizan obleas de silicio de tipo p dopadas con boro han sufrido durante mucho tiempo.
El equipo de LONGi realizó una prueba LID de células PERC dopadas con galio y boro. La prueba utilizó células PERC bifaciales producidas en masa de LONGi (que tenían una eficiencia celular de aproximadamente 22,7%). Lo siguiente es parte del esquema de prueba, que incluye el elemento de prueba, el tipo y la cantidad de celdas.
Resultados de la prueba
Domingo, 75 ° C:Para reflejar completamente el LeTID, LONGi adoptó una temperatura de prueba de 75 ° C. La Figura 2 muestra los resultados de la prueba de 264 horas a 1 sol, 75 ° C. La celda dopada con boro se degrada a un máximo de 2,3% a las 8 horas y luego se recupera a un valor estable de 1,3% a las 96 horas. El valor de degradación de las células dopadas con galio es básicamente estable a las 96 horas al 1,2%, y luego se degrada lentamente hasta el 1,3% (216 horas) y luego se recupera ligeramente.
× 10 sol,> 100 ° C:El proceso LeTID puede acelerarse adoptando × 10 sol,> 100 ° C. Los resultados de la prueba de las células PERC dopadas con galio bajo este método se muestran en la Figura 3. Con este método de prueba, la celda dopada con galio también experimentó un proceso de degradación primero y luego de volver a la estabilidad. La degradación alcanzó el valor máximo de 1,05% a los 5 minutos y comenzó a estabilizarse a un nivel bastante bajo de 0,3% a los 90 minutos.
Resultados respaldados por investigaciones independientes
Tine U. Naerland de la Universidad Estatal de Arizona (junto con otros investigadores) estudió la degradación de por vida de portadores minoritarios de obleas de silicio dopadas con indio, galio y boro sin impurezas a temperatura ambiente de 25 ° C, como se muestra en la Figura 4.
Se puede ver que la vida útil de los portadores minoritarios de las obleas de silicio dopadas con galio básicamente mantiene un valor constante de aproximadamente 300μs después de 104s exposición a la luz, mientras que las de las obleas de silicio dopadas con boro y con indio se degradan de forma continua y considerable. Por lo tanto, en condiciones de luz de baja temperatura, la oblea de silicio dopado con galio es relativamente estable y básicamente no tiene degradación. Sin embargo, en el caso de una exposición real al aire libre, la temperatura de trabajo de la celda superará los 60 ° C, y la celda dopada con galio también tendrá un cierto grado de LeTID bajo la acción de la temperatura. Su investigación complementa claramente los resultados de las pruebas de LONGi de la TAPA de las células PERC dopadas con galio y las células PERC dopadas con boro regeneradas a diferentes temperaturas.
Nicholas Grant y John Murphy de la Universidad de Warwick han realizado otra investigación relacionada, quienes recientemente estudiaron la viabilidad del dopaje con indio y encontraron que su nivel de aceptor relativamente profundo limita su potencial. “El silicio dopado con galio ha demostrado una vida útil muy estable y elevada cuando se somete a una iluminación prolongada. Tampoco ha habido ningún defecto activo de recombinación perjudicial conocido ”, dijo Grant en una interacción reciente con una revista líder de la industria solar.
La aplicación de obleas de silicio dopadas con galio puede mitigar eficazmente el LID inicial que las células que utilizan obleas de silicio de tipo p dopadas con boro han sufrido durante mucho tiempo. Por lo tanto, el silicio dopado con galio no requiere los pasos de estabilización adicionales utilizados para mitigar la degradación, a diferencia del status quo dopado con boro. La eficiencia media de las células dopadas con galio es un 0,09% más alta que la de las células dopadas con boro.
"Mi equipo realizó pruebas de estabilización y no se observó una degradación significativa de las células solares PERC que utilizan sustrato de silicio dopado con galio", dijo. "Por el contrario, observamos una degradación significativa para una celda solar PERC equivalente con un sustrato de silicio dopado con boro en las mismas condiciones experimentales".
