Новое исследование подтверждает чувствительность солнечных элементов с гетеропереходом к паяльному флюсу
Аккумулятор Challenger A12-55
Исследователи из Южной Кореи обнаружили, что загрязнение небольшим количеством остатков паяльного флюса при производстве фотоэлектрических модулей с гетеропереходными соединениями может привести к значительному ухудшению характеристик в долгосрочной перспективе. В качестве возможных решений предлагаются тщательный контроль методов нанесения флюса и включение этапов сушки.
Группа исследователей из Корейского института электронных технологий (KETI) изучила, как коммерчески доступные флюсы для пайки могут разъедать электроды из оксида индия и олова (ITO) в солнечных элементах с гетеропереходом (HJT), и обнаружила, что существует значительный риск преждевременной деградации в процессе соединения элементов.
Флюсы для пайки используются для удаления оксидной плёнки с контактных лент или шин в процессе сборки модуля.
В частности, учёные проанализировали четыре коммерчески доступных флюса — 920, 952, 56 и 180 — в суровых условиях, включая высокую влажность и температуру. «Флюсы были предварительно высушены, что привело к образованию высококонцентрированной густой пасты, похожей на пластилин, — объяснили они. — Флюс для пайки был намеренно нанесён на передний и задний слои ITO в процессе пайки».
Остатки флюса были удалены с помощью ультразвука после 45-часовой обработки в условиях влажной термообработки (DH). Однако серия электролюминесцентных (ЭЛ) снимков показала, что остатки флюса были удалены не полностью, что привело к образованию тёмных пятен на элементах.
В ходе других экспериментов исследовательская группа обнаружила, что нанесение паяльного флюса на слой ITO в ячейках HJT приводит к «значительной» потере электропроводности.
«Эта коррозия особенно заметна на тыльном слое ITO из-за его явных структурных отличий от тыльного слоя ITO, в частности, более высокого содержания олова (Sn), что приводит к разделению фаз оксида олова (SnO2), подтверждённому анализом методом рентгеновской дифракции (XRD)», — говорится в сообщении. «Измерения методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) также указывают на относительно высокую концентрацию вакансий кислорода в тыльном слое ITO».
Ученые также обнаружили, что флюс 920 показал самую высокую скорость деградации обеих сторон слоя ITO из-за своей высокой кислотности, в то время как флюсы 180, 952 и 56, имеющие схожую кислотность, показали более низкую скорость деградации.
«В целом, эти результаты показывают, что загрязнение небольшим количеством остатков флюса при производстве фотоэлектрических модулей может привести к значительному ухудшению характеристик в долгосрочной перспективе», — заключили учёные, отметив, что в их работе представлен метод нанесения флюса и процесс сушки, которые могут решить проблему такого ухудшения характеристик.
«Образцы, на которые перед пайкой наносится флюс и которые затем продуваются, практически не деградируют, что указывает на то, что процесс сушки и продувки уменьшает попадание паяльного флюса на слой ITO и, таким образом, снижает увеличение последовательного сопротивления», — добавили они.
Их выводы можно найти в исследовании «Паяльный флюс вызывает коррозию электрода из оксида индия-олова в солнечных элементах с гетеропереходом», которое было недавно опубликовано в журнале Cell Reports Physical Science.
В феврале исследователи из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) и китайско-канадского производителя фотоэлектрических модулей Canadian Solar изучили влияние паяльного флюса на солнечные элементы TOPCon и гетеропереходные (HJT) солнечные элементы и пришли к выводу, что выбор этого компонента является ключевым для предотвращения возможных сбоев в работе модуля.
В ходе этой работы учёные обнаружили, что потери мощности в элементах HJT вызваны отверстиями в металлизационном слое, которые способствуют проникновению паяльного флюса, что приводит к химическим реакциям, снижающим производительность. Кроме того, это исследование показало, что слой ITO в элементах HJT очень чувствителен к воздействию паяльного флюса.