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科学家发现UVB比UVA更能导致TOPCON电池的衰减

发布时间：

2025-10-03 00:00

科学家发现UVB比UVA更能导致TOPCON电池的衰减

澳大利亚新南威尔士大学Bram Hoex课题组与阿特斯合作，对TOPCON电池的紫外诱导衰减（UVID）进行了研究，他们发现UVB与UVA产生UVID的原理相同，但UVB的效果比相同剂量的UVA强100倍以上，因此宜采用UVB作为UVID加速老化实验的光源。

下图为AM0、AM1.5G太阳光谱，以及论文中所用的UVB与UVA紫外光源的光谱。

资料来源：M. U. Khan et. al., Solar Energy Materials & Solar Cells 294 (2026) 113895研究样品被分为三组，B组为UVB照射前后的样品，C组为UVA照射前后的样品，A组为对照组样品，采用60℃暗退火（DA）处理。实验过程中采用准稳态光电导衰减法（QSSPC）测量少子寿命，计算归一化缺陷密度，并采用Kane-Swanson方法获得发射极饱和电流密度J₀ₑ。从B组样品的J₀ₑ结果可以看出，TOPCON电池前表面被UVB照射后表面复合显著增加。而后表面被UVB照射后无类似变化。研究人员将此归因于TOPCON电池背面的多晶硅层对紫外线有吸收作用。

资料来源：M. U. Khan et. al., Solar Energy Materials & Solar Cells 294 (2026) 113895A、B、C组样品的J₀ₑ数据汇总如下图所示。A组数据表明没有紫外线的情况下表面复合不变（无UVID）。将B组与C组的结果对比，0.72kWh/m²剂量UVB引起的J₀ₑ增量大于49kWh/m²剂量UVA引起的J₀ₑ增量，说明相同剂量的UVB产生的UVID效应远高于UVA。

资料来源：M. U. Khan et. al., Solar Energy Materials & Solar Cells 294 (2026) 113895为了研究UVID降解机制，研究团队采用飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）对样品进行了测量，发现UVID后样品正面的氧化铝AlOₓ层附近H浓度有所上升。对此他们解释：紫外线的能量导致样品中的Si-H键断开，H从电池内部向外扩散，聚集在AlOₓ层的界面处，从而导致界面复合增大。与此同时，UV照射后电池内部H浓度的降低，也可以用来解释UV后电池的LeTID效应减弱的现象。(参考文章晶硅太阳能电池中的氢：来源、浓度调控及其对电池衰减的影响）