Neue Forschung der UNSW: Der „unsichtbare Killer“ von TOPCon-Solarzellen

Eine neue Studie unter der Leitung der University of New South Wales (UNSW) legt nahe, dass ein tieferes Verständnis der Art von Ultraviolett (UV)

Strahlung zum Testen Solarzellen könnte ihre langfristige Leistungsbewertung beschleunigen und ihre Effizienz verbessern. Die Studie konzentriert sich auf TOPCon-Solarzellen, die in den letzten zwei Jahren in der Branche zum Mainstream geworden sind, deren Haltbarkeit jedoch ein großes Problem darstellt.

Trotz der weit verbreiteten Nutzung der TOPCon-Technologie bleibt ihre Haltbarkeit unter Belastung ein zentrales Anliegen. Neben den Herausforderungen durch Feuchtigkeit und hohe Temperaturen hat sich die durch UV-Strahlung induzierte Degradation (UVID) als neuer Faktor herausgestellt, der die praktische Lebensdauer begrenzt. TOPCon Solarzellen .

Die Forscher weisen darauf hin, dass die zunehmende Verwendung von UV-transparenten Verkapselungen in Photovoltaikmodule verbessert zwar die Moduleffizienz, erhöht aber auch die UV-Belastung der Solarzellen während des Betriebs, sodass UVID zu einem wachsenden Problem wird.

Kiwa PVEL, ein Unternehmen für Qualitätsprüfung von Photovoltaikmodulen, stellte in seinem jüngsten „Module Scorecard“-Bericht außerdem fest, dass TOPCon und andere hocheffiziente Solartechnologien anfälliger für UVID sind als herkömmliche Technologien. Diese neue Studie liefert zwei wichtige Erkenntnisse: Erstens wirken sich verschiedene Bereiche des UV-Spektrums unterschiedlich auf TOPCon-Zellen aus. Zweitens können neue Herstellungsverfahren zur Steigerung von Modulleistung und -effizienz das Risiko einer UV-induzierten Degradation (UVID) erhöhen, die die langfristige Leistung der Zellen beeinträchtigen kann.

Der Schwerpunkt der Forschungsarbeit lag auf der UVB-Strahlung, die eine deutlich höhere Photonenenergie aufweist als UVA, die bei Photovoltaiktests häufiger verwendete UV-Strahlung, die dem sichtbaren Licht näher kommt.

Die Forscher weisen darauf hin, dass UVB-Strahlung üblicherweise nicht als großes Problem angesehen wird, da die meisten kommerziellen Verkapselungsmaterialien UVB-Strahlung wirksam blockieren. Dies führt zu der Annahme, dass die UVB-Zersetzung kein signifikantes Risiko für installierte Module darstellt.

Da die Branche jedoch weiterhin nach einer höheren Modulleistung strebt, erforschen die Unternehmen Verkapselungsmaterialien mit höherer UV-Durchlässigkeit, wodurch die Auswirkungen der UVB-Strahlung an Bedeutung gewinnen.

Die Studie bestätigt, dass UVB-Strahlung zu einer erhöhten Oberflächenrekombination auf der Vorderseite von TOPCon-Solarzellen führt, was letztlich die Zelleffizienz verringert und die Degradation beschleunigt. Die Tests zeigen zudem die komplexe Beziehung zwischen Wasserstoff und UVID in TOPCon-Solarzellen: UV-Strahlung setzt Wasserstoff innerhalb der Solarzelle frei, was zu Oberflächenrekombination und Leistungseinbußen führen kann. Die Forschungsdaten zeigen, dass sowohl UVA- als auch UVB-Photonen die Vorderseite der Zelle beeinflussen, die energiereicheren UVB-Photonen jedoch mehr Si-H-Bindungen aufbrechen, was zu einer stärkeren Degradation führt.

Die Studie weist darauf hin, dass sich zukünftige TOPCon-Forscher auf die Auswirkungen von UV-Licht, insbesondere UVB, auf Zellen konzentrieren müssen, um eine stabile Lebensdauer der Technologie zu gewährleisten und so die Solareffizienz und die Wirtschaftlichkeit von Kraftwerken zu maximieren. Die Studie betont zudem, dass die Nutzung von UVB-Licht eine schnellere und effizientere Bewertung der Langzeitleistung von Solarzellen ermöglicht.