大家好，今天咱们要聊的是如何通过在P型P1C太阳能电池的前玻璃下面加一层什么东西来减少它的电位诱导衰减，这个东西就是离子扩散阻挡层，具体是什么材料呢？是三氧化二铝。 听起来很有意思，那我们就直接开始聊。就是这东西怎么就能够提升这个硅基发电的长期可靠性了？ 那么咱们第一个问题就来了，就是说这个硅太阳能电池它在做成组件之后，为什么会有电位诱导衰减这种现象呢？ 就是因为硅基的这个技术已经越来越成熟了，然后它的这个转换效率已经越来越接近理论极限了。现在大家就很关注它的可靠性，其中的一个可靠性的问题就是PID就是电位诱导衰减。它产生的原因就是在电池的框架和电池之间会有一个高电压，这个高电压就会导致前玻璃中的钠离子扩散，会有泄漏电流，最终就会导致它的效率和输出功率下降。 那有没有什么方法能够既把这个电位诱导衰减给抑制住，同时又不会对这个电池的性能产生其他的负面影响呢？ 有，就是他们尝试了在这个前玻璃的下面用原子层沉积的方法沉积一层非常薄的非晶的三氧化二铝。这个三氧化二铝它可以阻挡钠离子的扩散，同时他们通过加速实验证明，就是30纳米的这样的一个三氧化二铝层，就可以非常有效的抑制PID，同时又不会对个光的透过率以及电池的转换效率产生不良的影响。所以就是相当于给这个硅基的发电的长期可靠性又上了一个台阶。 那为什么大家对于太阳能电池的长期稳定性越来越关注了呢？ 因为随着全球对能源的需求的增长，以及环境污染和全球变暖的威胁越来越被大家重视，所以太阳能作为一种可再生能源就变得越来越重要。那太阳能电池，尤其是晶体硅太阳能电池，因为它的转换效率比较高，然后技水比较成熟，所以它占了目前全球太阳能电池市场的80%以上。这些电池大部分的模组都可以保证25年以上的使用寿命。现在因为它的效率已经越来越接近理论极限了，所以大家的关注点就从如何提高效率转移到了如何提高它的长期稳定性上面。 这个电位诱导衰减具体是怎么形成的呢？ 就是当这些太阳能电池模组被串联起来之后，会产生一个很高的电压，比如说600到1000伏。那这个时候在接地的这个框架和电池之间就会形成一个高电压。这个高电压就会让前玻璃中的钠离子穿过这个封装材料和碱反射层，然后进入到电池里面去。这些钠离子会积累在碱反射层和电池的界面，或者是硅的堆垛层里面，形成一个导电通报，最终就会导致这个产生的电流泄漏掉，就会导致这个模组的转换效率和输出功率逐渐的下降。 怎么才能够有效的解决这个电位诱导衰减的问题，同时又能够保证电池的性能不受影响呢？ 一个就是可以调整这个减反射图层的折射率，但是这个方法就是你如果把折射率调的太高了之后，又会影响这个电池对短波长光的吸收，所以就是会降低它的光电流。另外一个方法就是插入一个离子阻挡层，那这个离子阻挡层可以是在玻璃和封装材料之间，也可以是在减反射层和电池之间。这个阻挡层的材料可以是三氧化二铝，或者是二氧化钛，或者是二氧化硅。研究表明就是30纳米的一个三氧化二铝的阻挡层，就可以非常有效的抑制这个电位诱导衰减。同时它又有很高的光透过率，对这个电池的性能几乎没有什么负面影响。 具体在实验当中，它们是怎么去制备这个三氧化二铝的离子扩散阻挡层，然后又是怎么去测试它的性能的呢？ 就是他们为了要保证这个三氧化二铝是一个非的结构，因为结晶的三氧化二铝会有离子通过精界扩散的问题，所以他们用了一个热原子层沉积的方法，然后在比较低的温度下150度用的precursors是tma和水。在这个玻璃或者是石英的基底上生长这个三氧化二铝的薄膜。他们生长的速率是每一个cycle是1.3I它们做了不同的厚度，10纳米、20纳米和30纳米. 那这些薄膜在生长之后，它们是用什么方法去表征的呢？ 就是用X射线演射来表证它的结构确实是非晶的，然后用扫描电子显微镜来观察它的表面形貌和这个厚度的均匀性。另外对于在石英上面生长的这些样品，他们还做了紫外可见光的透射光谱来测量它的光透过率。发现这个三氧化二铝薄膜在200到1000纳米的波长范围内，它的平均透过率是超过94%的，就是非常的高。 另外他们还对有一些样品做了voltage的测试，就是电容电压测试来表征它的这个表面pas的特性。发现就是经过退火之后的这个样品，它是有一个负的固定电荷的。这个就表明它是可以提供一个很好的表面的对这是一个非常适合于太阳能电池应用的一个特性。 在这个加速PID测试当中，他们具体是怎么去做这个实验，然后怎么去分析这个结果的呢？ 就是他们用了这个iec6280041的这个标准的测试条件，然后来对这个PRC电池进行一个加速的PID实验。他们是在60度的温度下加1000伏的偏压，持续96个小时。通过测量这个IV曲线和这个电质发光的图像来分析这个阻挡层的效果。他们是同时测试了四个model like的这样的层节结构，来保证这个实验的一致性。 结果怎么样呢？ 结果就是非常的明显，就是没有这个三氧化二铝阻挡层的这个样品，它的VOC从0.658伏。降到了0.572伏。然后但是有这个三氧化二铝的，它就几乎可以完全恢复到这个reference的水平。另外就是这个feel fac和这个转换效率也是有同样的趋势，就是没有阻挡层的，它就是下降的非常厉害，有阻挡层的它就下降的非常的小，尤其是这个30纳米的阻挡层，它的这个效率损失只有0.98%。 看来这个在太阳能电池的这个front glass下面加一个标的的三氧化二铝的阻挡层。这个方法确实对这个飘来的抑制是非常有效的对。 而且它这个30纳米的三氧化二铝层，它既可以非常有效的阻挡钠离子的扩散，同时又不会影响这个电池的开路电压、短路电流和转换效率。所以就是一个非常有前景的方法。而且他们认为如果这个和在减反射层和电池之间再加一个阻挡层结合起来的话。 可能效果会更好。行，我觉得我们今天把这个如何通过一个离子扩散阻挡层来提升这个P型PRC太阳能电池的抗PID性能，这个事情聊得还挺透的。然后也看到了三氧化二铝这个材料在其中的优异的表现。 Ok了，以上就是这期博客的全部内容了，然后咱们下期再见，拜拜。