मोनो{{0}क्रिस्टलीय पीईआरसी मॉड्यूल में बोरॉन{4}ऑक्सीजन (बी{{5}ओ) जटिल दोषों के कारण पहले वर्ष में 3% (औसत 1.92%) की गिरावट का अनुभव होता है, जिससे जीवनचक्र में महत्वपूर्ण बिजली उत्पादन हानि होती है;
जबकि N{{0}टाइप TOPCon, फॉस्फोरस-डोप्ड वेफर्स का उपयोग करते हुए, BO{2}LID तंत्र से बचता है, पहले {{3}वर्ष क्षरण को प्राप्त करता है<1% (outdoor demonstration only 0.51%).
यिनचुआन प्रदर्शन डेटा से पता चलता है: समतुल्य विकिरण के तहत, TOPCon मॉड्यूल 6000 घंटों के बाद 37% से कम PERC मॉड्यूल को ख़राब करते हैं।
TOPCon की टनल ऑक्साइड परत और पॉली-सिलिकॉन पैसिवेशन संरचना एक साथ सतह पुनर्संयोजन को दबा देती है,जिसके परिणामस्वरूप प्रयोगशाला प्रकाश प्रेरित गिरावट दर 0.26% जितनी कम हो गई.
24%-26% रूपांतरण दक्षता लाभ के साथ संयुक्त रूप से कम गिरावट TOPCon को प्राप्त करने में सक्षम बनाती हैशुरुआती लागत प्रीमियम को कवर करते हुए 3-5 साल का बिजली लाभबड़े पैमाने पर बिजली संयंत्रों में, उच्च दक्षता मॉड्यूल चयन तर्क को नया आकार देना।
कारण
बोरोन का निर्माण और सक्रियण -ऑक्सीजन कॉम्प्लेक्स
एलआईडी का मुख्य तंत्र रोशनी के तहत बोरान -ऑक्सीजन कॉम्प्लेक्स (बी -ओ) का निर्माण है। बोरॉन के साथ डोप किए गए पी - प्रकार के वेफर्स में, बोरॉन परमाणु अंतरालीय ऑक्सीजन के साथ मिलकर अस्थिर बी - ओ दोष बनाते हैं:
· गठन की स्थिति: Under illumination intensity >1 मेगावाट/सेमी², बोरॉन -ऑक्सीजन कॉम्प्लेक्स एक सक्रिय अवस्था (राज्य बी) में प्रवेश करता है, जिससे अल्पसंख्यक वाहक का जीवनकाल 1000μs से घटकर 500μs से कम हो जाता है।
· तापमान का प्रभाव: प्रत्येक 10 डिग्री तापमान वृद्धि के लिए, B-O जटिल गठन दर 2-3 गुना बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए, 75 डिग्री पर, पीईआरसी मॉड्यूल की एलआईडी क्षरण दर 25 डिग्री पर 4.7 गुना है।
· ऑक्सीजन सामग्री अंतर: क्वार्ट्ज क्रूसिबल का उपयोग करके उगाए गए मोनो - क्रिस्टलीय सिलिकॉन में 10 - 14 पीपीएमए की उच्च ऑक्सीजन सामग्री होती है, जबकि कास्टिंग से प्राप्त मल्टी {{6} क्रिस्टलीय सिलिकॉन में केवल 1 - 2 पीपीएमए होता है। इससे मल्टी-सी की तुलना में मोनो-सी में 2-3 गुना अधिक एलआईडी क्षरण होता है।
एलआईडी पर प्रक्रिया पैरामीटर प्रवर्धन प्रभाव
सेल निर्माण प्रक्रियाएँ सीधे B-O कॉम्प्लेक्स की गतिविधि को प्रभावित करती हैं:
·सिंटरिंग तापमान: When sintering peak temperature >850 डिग्री पर, निष्क्रियता परत से हाइड्रोजन सिलिकॉन सब्सट्रेट में फैल जाता है, बोरान के साथ मिलकर प्रतिवर्ती दोष बनाता है। प्रयोगों से पता चलता है कि सिंटरिंग तापमान में प्रत्येक 50 डिग्री की वृद्धि के लिए, LeTID क्षरण दर 0.8% बढ़ जाती है।
·धातु संदूषण: आयरन (Fe) की अशुद्धियाँ बोरोन के साथ मिलकर Fe{0}}B जोड़े बनाती हैं, जो रोशनी के तहत Feⁱ और Bⁱ⁰ में विघटित हो जाती हैं, जिससे अतिरिक्त पुनर्संयोजन केंद्र बनते हैं. 1 पीपीएम लौह संदूषण एलआईडी क्षरण को 0.5% तक बढ़ा सकता है।
·अपर्याप्त हाइड्रोजन निष्क्रियता: जब निष्क्रियता परत में हाइड्रोजन सामग्री (उदाहरण के लिए, AlOx/SiNx) होती है<1×10¹⁹ atoms/cm³, it cannot effectively passivate B-O defects. TOPCon requires 40% less hydrogen due to the absence of boron doping, improving defect regeneration efficiency.
कोशिका संरचना और ढक्कन संवेदनशीलता के बीच सहसंबंध
विभिन्न कोशिका संरचनाएँ एलआईडी प्रतिक्रिया में महत्वपूर्ण अंतर दिखाती हैं:
·पीईआरसी कोशिकाएं: पीछे की निष्क्रियता परत लंबी तरंग दैर्ध्य प्रकाश अवशोषण को बढ़ाती है, जिससे उच्च वाहक सांद्रता होती है और बी {{1} ओ जटिल गतिविधि में वृद्धि होती है। माप से पता चलता है कि PERC LID का क्षरण पारंपरिक एल्युमीनियम बैक सरफेस फील्ड (Al-BSF) कोशिकाओं से 1.8 गुना अधिक है।
·टॉपकॉन सेल: जब टनल ऑक्साइड परत (SiOx) की मोटाई 1.5nm पर नियंत्रित की जाती है, तो सतह पुनर्संयोजन वेग होता है<0.5 cm/s, suppressing defect activation. Lab data indicates TOPCon's LID degradation rate is 82% lower than PERC.
·हेटेरोजंक्शन (HJT) कोशिकाएं: अनाकार सिलिकॉन निष्क्रियता परत अतिरिक्त दोष प्रस्तुत करती है, लेकिन 90% इंटरफ़ेस स्थितियों को हाइड्रोजन एनीलिंग द्वारा ठीक किया जा सकता है, जिससे एलआईडी क्षरण 0.3% से नीचे रहता है।
पर्यावरणीय कारक और एलआईडी की गतिशील प्रतिक्रिया
बाहरी वातावरण में तेजी लाने वाले एलआईडी के तंत्र:
·पराबैंगनी विकिरण: Ultraviolet light (280-320nm) induces oxygen vacancy generation, which combines with boron to form complexes. Zhangbei demonstration data shows, in regions with annual UV irradiation >2000 kWh/m², PERC मॉड्यूल अतिरिक्त 0.7% LID का अनुभव करते हैं।
·उच्च तापमान और आर्द्रता: 85 डिग्री/85%आरएच स्थितियों के तहत, नमी प्रवेश बोरान -ऑक्सीजन कॉम्प्लेक्स के हाइड्रोलिसिस का कारण बनता है, मोबाइल आयन उत्पन्न करता है और पुनर्संयोजन केंद्र प्रसार को तेज करता है। नम ताप परीक्षण (1000 घंटे) के कारण पीईआरसी मॉड्यूल एलआईडी में 1.2% की गिरावट आई।
·यांत्रिक तनाव: मॉड्यूल एनकैप्सुलेशन तनाव वेफर्स में सूक्ष्म दरारें पैदा करता है। दरार युक्तियों पर ऑक्सीजन सांद्रण प्रवणता स्थानीय B-O जटिल गठन को गति प्रदान करती है। थर्मल साइक्लिंग (-40 डिग्री ~85 डिग्री) परीक्षणों के दौरान, टूटे हुए मॉड्यूल में बरकरार मॉड्यूल की तुलना में 0.9% अधिक एलआईडी गिरावट थी।
डेटा-संचालित एलआईडी पूर्वानुमान मॉडल
भौतिक विज्ञान पर आधारित एलआईडी भविष्यवाणी के लिए बहु-आयामी मापदंडों को एकीकृत करने की आवश्यकता होती है:
·मुख्य चर: बोरोन सांद्रण (बी), ऑक्सीजन सांद्रण (ओ), प्रभावी वाहक सांद्रण (Δn), तापमान (टी)।
·मूलानुपाती सूत्र: एलआईडी क्षरण दर (%) {{0}×B×O×exp(-Ea/(kT)), जहां Ea{2}}eV (बोरॉन की सक्रियण ऊर्जा-ऑक्सीजन पुनर्संयोजन), k बोल्ट्जमैन स्थिरांक है।
·माप सत्यापन: 1000 पीईआरसी कोशिकाओं पर आंकड़े सूत्र भविष्यवाणी त्रुटि दिखाते हैं<±0.2%, can guide wafer doping process optimization.
ह्रास दर तुलना
प्रयोगशाला प्रकाश-प्रेरित क्षरण परीक्षण स्थितियाँ और डेटा
मानकीकृत एलआईडी प्रयोगशाला परीक्षण प्रक्रिया:
·रोशनी की खुराक: 5 kWh/m² (AM1.5G स्पेक्ट्रम, 1000 W/m² तीव्रता)
·तापमान नियंत्रण: 25 डिग्री स्थिर तापमान
·परीक्षण अवधि: 100 घंटे तक लगातार रोशनी
प्रौद्योगिकी सुधार
बोरोन डोपिंग विकल्प
मूल समस्या: पी{{0}प्रकार की पीईआरसी कोशिकाएं बोरान{{3}ऑक्सीजन कॉम्प्लेक्स (बीओ{{4}एलआईडी) के कारण पहले {{1}वर्षीय क्षरण से 3% (प्रयोगशाला डेटा) तक पीड़ित होती हैं।
समाधान:
·गैलियम (जीए) डोपिंग: बोरोन को गैलियम के साथ डोपेंट के रूप में बदलें, बीओ - एलआईडी प्रतिक्रिया मार्ग से बचें। गैलियम का पृथक्करण गुणांक (0.35) बोरॉन (0.8) से कम है, जिसके लिए थर्मल क्षेत्र वितरण के समायोजन की आवश्यकता होती है:
o क्रिस्टल वृद्धि तापमान: 1450 डिग्री → 1520 डिग्री (गै वाष्पीकरण को कम करता है)
ओ रेडियल तापमान प्रवणता:<5°C/cm (improves crystal quality)
o मापा गया प्रभाव: एलआईडी क्षरण 3% से घटकर 0.7% हो गया, लेकिन प्रतिरोधकता में उतार-चढ़ाव ±12% हो गया।
·इंडियम (इन) Co-डोपिंग: बोरोन-इंडियम सह-डोपिंग (बी: इन=10:1) ऑक्सीजन घुलनशीलता को और कम कर देता है:
o ऑक्सीजन सामग्री: 10ppma → 5ppma
o अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल: 500μs → 800μs
o लागत में वृद्धि: वेफ़र की कीमत में $0.005/W की वृद्धि हुई।
एनीलिंग प्रक्रिया:
·निम्न-तापमान एनीलिंग (एलटीए):
o तापमान: 200 डिग्री → 300 डिग्री
o समय: 10 मिनट → 30 मिनट
o प्रभाव: हाइड्रोजन निष्क्रियता को सक्रिय करता है, बोरॉन -ऑक्सीजन दोषों की मरम्मत करता है
ओ डेटा: पीईआरसी सेल एलआईडी गिरावट 0.5% कम हो गई।
पैसिवेशन लेयर अपग्रेड
सरफेस पैसिवेशन टेक्नोलॉजी:
·AlOx/SiNx स्टैक:
o मोटाई नियंत्रण: AlOx 3nm + SiNx 80nm
o सतह पुनर्संयोजन वेग:<10 cm/s (conventional PERC 20 cm/s)
o Lab data: Minority carrier lifetime increased to >1500μs.
रियर पैसिवेशन ऑप्टिमाइज़ेशन:
·SiNx मोटाई समायोजन:
o पारंपरिक: 120 एनएम → अनुकूलित: 150 एनएम
o प्रभाव: पीछे की ओर बोरान प्रसार को कम करता है, LeTID को दबाता है
o परिणाम: LeTID गिरावट 1.17% से घटकर 0.3% हो गई।
रूपांतरण दक्षता
बड़े पैमाने पर उत्पादन क्षमता 25.4% तक पहुँच जाती है(सनपावर मैक्सियन 7),प्रयोगशाला रिकार्ड 26.8%, के पास आ रहा है28.7% सैद्धांतिक सीमा;
पीईआरसी स्थिर है23.5%. TOPCon का तापमान गुणांक है-0.29%/डिग्री, द्विपक्षता85%+द्वारा ऊर्जा उपज बढ़ाना20%, ह्रास दर<0.4% per year, 30 साल की बिजली प्रतिधारण87%.
सैद्धांतिक सीमाएँ
मोनो क्रिस्टलीय PERC की भौतिक सीमा
P- प्रकार के वेफर्स पर आधारित मोनो-क्रिस्टलीय PERC कोशिकाओं की सैद्धांतिक दक्षता सीमा 24.5% (शॉकले-क्विसर सीमा) होती है।
यह मान सिलिकॉन के बैंडगैप (1.1 eV) और सौर स्पेक्ट्रम मिलान द्वारा निर्धारित किया जाता है।
बड़े पैमाने पर उत्पादन में, बोरॉन डोपिंग से बोरॉन {{0}ऑक्सीजन कॉम्प्लेक्स (बी - ओ) उत्पन्न होता है, जिससे प्रकाश प्रेरित गिरावट (एलआईडी) होती है, जिसमें पहले {{3} वर्ष की दक्षता में 2-3% की हानि होती है।
