Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии оценили влияние различных типов флюсов на коррозию металлических контактов в солнечных элементах с туннельным оксидным пассивированным контактом (TOPCon) в условиях влажного тепла. Результаты показали, что флюсы "без очистки" могут вызывать сильную коррозию серебряно-алюминиевых (Ag-Al) контактов на лицевой стороне.
Испытания влажным теплом (DH) - это ускоренный тест на старение, который подвергает фотоэлектрические устройства воздействию температуры 85°C и влажности 85% в течение не менее 1000 часов для оценки надежности модулей в этих экстремальных условиях. "Наше исследование предоставляет производителям фотоэлектрических устройств быстрый и недорогой метод выявления проблем, связанных с надежностью, вызванных флюсами, на ранних этапах производства, тем самым снижая гарантийные претензии и потери производительности, вызванные коррозией, вызванной влагой", - сказал Брам Хоекс, автор-корреспондент статьи.
Флюс используется при сборке модуля для удаления оксидного слоя с поверхности паяльной ленты, чтобы обеспечить прочное металлическое соединение. Исследовательская группа сосредоточилась на флюсах "без очистки", которые не требуют очистки и могут удалять оксидный слой и формировать прочное соединение, но оставляют небольшое количество непроводящего остатка.
В тестах использовались два коммерческих флюса: Флюс A, на основе карбоновой кислоты, и Флюс B, на основе яблочной кислоты. Три n-типа TOPCon-элемента были произведены с использованием процесса Laser Enhanced Contact Optimization (LECO) в 2019, 2022 и 2023 годах. Исследователи отметили, что элементы имели схожую структуру с лицевым эмиттером, легированным бором, покрытым оксидом алюминия (Al₂O₃) и нитридом кремния (SiNx), и нанесенными методом трафаретной печати серебряными линиями сетки; задняя сторона состояла из диоксида кремния (SiO₂), поликремния, легированного фосфором, SiNx и тех же серебряных линий сетки.
Образцы были разделены на пять групп: лицевая сторона Флюс A, лицевая сторона Флюс B, задняя сторона Флюс A, задняя сторона Флюс B и контроль без флюса. Флюс наносился распылением и сушился на горячей плите при температуре 85°C в течение 10 минут.
Анализ показал, что остатки флюса "без очистки" вызывали значительную коррозию серебряно-алюминиевых контактов TOPCon на лицевой стороне в условиях влажного тепла, увеличивая последовательное сопротивление и снижая эффективность. Хоекс отметил: "Галогенсодержащий Флюс A значительно более коррозионно-активен, чем Флюс B, но оба могут вызывать значительную деградацию".
Исследовательская группа также обнаружила, что серебряная паста на задней стороне демонстрировала небольшую деградацию из-за своей большей химической стабильности, в то время как более плотная структура металлизации и более низкое содержание алюминия улучшали коррозионную стойкость.
Для решения этих проблем исследователи рекомендуют проводить испытания влажным теплом на неупакованных элементах перед упаковкой модуля, чтобы быстро выявлять риски, связанные с флюсами. Они также рекомендуют выбирать низкогалогенную, кислотно-оптимизированную рецептуру флюса и оптимизировать состав и структуру пасты металлизации для ограничения проникновения флюса.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells под названием "Оценка влияния коррозии, вызванной паяльным флюсом, на солнечные элементы TOPCon".
Ранее совместное исследование UNSW и Canadian Solar подтвердило, что выбор флюса имеет решающее значение для надежности элементов TOPCon и гетероперехода (HJT). Отдельная группа из Корейского технологического института электроники (KETI) обнаружила, что коммерческие флюсы могут вызывать коррозию электродов из оксида индия-олова (ITO) в элементах HJT, что создает риск преждевременной деградации. UNSW также исследовал механизмы деградации элементов TOPCon при воздействии ультрафиолета, этиленвинилацетатной (EVA) инкапсуляции и воздействия ионов натрия, выявив различные режимы отказа, не наблюдаемые в модулях PERC.
Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии оценили влияние различных типов флюсов на коррозию металлических контактов в солнечных элементах с туннельным оксидным пассивированным контактом (TOPCon) в условиях влажного тепла. Результаты показали, что флюсы "без очистки" могут вызывать сильную коррозию серебряно-алюминиевых (Ag-Al) контактов на лицевой стороне.
Испытания влажным теплом (DH) - это ускоренный тест на старение, который подвергает фотоэлектрические устройства воздействию температуры 85°C и влажности 85% в течение не менее 1000 часов для оценки надежности модулей в этих экстремальных условиях. "Наше исследование предоставляет производителям фотоэлектрических устройств быстрый и недорогой метод выявления проблем, связанных с надежностью, вызванных флюсами, на ранних этапах производства, тем самым снижая гарантийные претензии и потери производительности, вызванные коррозией, вызванной влагой", - сказал Брам Хоекс, автор-корреспондент статьи.
Флюс используется при сборке модуля для удаления оксидного слоя с поверхности паяльной ленты, чтобы обеспечить прочное металлическое соединение. Исследовательская группа сосредоточилась на флюсах "без очистки", которые не требуют очистки и могут удалять оксидный слой и формировать прочное соединение, но оставляют небольшое количество непроводящего остатка.
В тестах использовались два коммерческих флюса: Флюс A, на основе карбоновой кислоты, и Флюс B, на основе яблочной кислоты. Три n-типа TOPCon-элемента были произведены с использованием процесса Laser Enhanced Contact Optimization (LECO) в 2019, 2022 и 2023 годах. Исследователи отметили, что элементы имели схожую структуру с лицевым эмиттером, легированным бором, покрытым оксидом алюминия (Al₂O₃) и нитридом кремния (SiNx), и нанесенными методом трафаретной печати серебряными линиями сетки; задняя сторона состояла из диоксида кремния (SiO₂), поликремния, легированного фосфором, SiNx и тех же серебряных линий сетки.
Образцы были разделены на пять групп: лицевая сторона Флюс A, лицевая сторона Флюс B, задняя сторона Флюс A, задняя сторона Флюс B и контроль без флюса. Флюс наносился распылением и сушился на горячей плите при температуре 85°C в течение 10 минут.
Анализ показал, что остатки флюса "без очистки" вызывали значительную коррозию серебряно-алюминиевых контактов TOPCon на лицевой стороне в условиях влажного тепла, увеличивая последовательное сопротивление и снижая эффективность. Хоекс отметил: "Галогенсодержащий Флюс A значительно более коррозионно-активен, чем Флюс B, но оба могут вызывать значительную деградацию".
Исследовательская группа также обнаружила, что серебряная паста на задней стороне демонстрировала небольшую деградацию из-за своей большей химической стабильности, в то время как более плотная структура металлизации и более низкое содержание алюминия улучшали коррозионную стойкость.
Для решения этих проблем исследователи рекомендуют проводить испытания влажным теплом на неупакованных элементах перед упаковкой модуля, чтобы быстро выявлять риски, связанные с флюсами. Они также рекомендуют выбирать низкогалогенную, кислотно-оптимизированную рецептуру флюса и оптимизировать состав и структуру пасты металлизации для ограничения проникновения флюса.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells под названием "Оценка влияния коррозии, вызванной паяльным флюсом, на солнечные элементы TOPCon".
Ранее совместное исследование UNSW и Canadian Solar подтвердило, что выбор флюса имеет решающее значение для надежности элементов TOPCon и гетероперехода (HJT). Отдельная группа из Корейского технологического института электроники (KETI) обнаружила, что коммерческие флюсы могут вызывать коррозию электродов из оксида индия-олова (ITO) в элементах HJT, что создает риск преждевременной деградации. UNSW также исследовал механизмы деградации элементов TOPCon при воздействии ультрафиолета, этиленвинилацетатной (EVA) инкапсуляции и воздействия ионов натрия, выявив различные режимы отказа, не наблюдаемые в модулях PERC.
