TOPCon太陽(yáng)能電池技術(shù)發(fā)展迅猛，但同時(shí)也面臨著硅片減薄、銀耗降低及雙玻結(jié)構(gòu)普及帶來(lái)的新可靠性挑戰(zhàn)。IEC61215標(biāo)準(zhǔn)的1000小時(shí)濕熱（DH）測(cè)試雖關(guān)鍵，但其耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法滿足量產(chǎn)工藝快速優(yōu)化的需求。本文提出了一種電池層級(jí)的醋酸熏蒸（AaF）加速測(cè)試方法，該方法通過(guò)直接控制醋酸蒸汽濃度和溫度，繞過(guò)了EVA水解過(guò)程，結(jié)合美能PL/EL一體機(jī)測(cè)試儀的電致發(fā)光（EL）測(cè)試對(duì)金屬柵線腐蝕失效的可視化表征，該方法能在電池層級(jí)高效復(fù)現(xiàn)并量化DH失效的核心機(jī)制。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

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實(shí)驗(yàn)路線圖

DH降解主因是EVA封裝水解產(chǎn)生的醋酸腐蝕電池金屬柵線（發(fā)射極-銀漿界面），導(dǎo)致接觸電阻增大（EL圖像中柵線邊緣變暗）；本文提出方法創(chuàng)新：繞過(guò)EVA水解過(guò)程，直接通入醋酸蒸汽模擬腐蝕路徑，并驗(yàn)證電池級(jí)腐蝕與組件級(jí)DH失效模式一致性（均呈現(xiàn)FF、Isc下降）。

對(duì)照驗(yàn)證：同批次電池分為AaF15組（50片）和封裝組件DH1000組（300片），比對(duì)效率衰減率及EL圖像；

變量控制：三組實(shí)驗(yàn)僅改變銀漿配方（主因），封裝材料（POE/EPE）作為次要變量驗(yàn)證普適性；

穩(wěn)定性測(cè)試：10組同質(zhì)電池AaF15腐蝕率誤差<10%（均值16.05%），證實(shí)方法可重復(fù)。

TOPCon電池的AaF15測(cè)試

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3組TOPCon電池在AaF15測(cè)試前后的效率對(duì)比

TOPCon電池EL圖像腐蝕特征對(duì)比

對(duì)三組使用不同銀漿的TOPCon電池進(jìn)行AaF15測(cè)試，均觀察到顯著效率衰減（程度不同）和電致發(fā)光（EL）圖像劣化（邊緣變暗、柵線模糊），表明醋酸成功誘導(dǎo)了類似DH的金屬接觸腐蝕。

TOPCon組件的DH1000結(jié)果

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POE與EPE封裝組件DH1000衰減率對(duì)比

與AaF實(shí)驗(yàn)同批次的電池被制成太陽(yáng)能組件。這些組件進(jìn)行了DH1000測(cè)試。每批TOPCon電池被分為兩組，分別使用EPE和POE主流封裝材料進(jìn)行封裝。所有基于EPE或POE的DH測(cè)試組件均出現(xiàn)不同程度的衰減，這與電池?cái)?shù)據(jù)一致。

DH1000測(cè)試后組件EL圖像典型失效模式

組件DH測(cè)試前后的EL圖像，柵線和主柵附近出現(xiàn)了更多暗區(qū)。這與電池的AaF結(jié)果相似。此外，兩條金屬柵線之間橫向傳輸能力的下降導(dǎo)致柵線間出現(xiàn)了一些暗區(qū)。

醋酸熏蒸與DH1000的對(duì)比

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電池AaF15衰減率與組件DH1000衰減率的線性映射關(guān)系（R2=0.97）

電池在AaF15后的效率衰減率與對(duì)應(yīng)組件在DH1000后的功率衰減率呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。例如，電池衰減>80%的組，組件衰減>10%（遠(yuǎn)超5%控制線）；電池衰減~24%的組，組件衰減~4%（接近控制線）；電池衰減~15%的組，組件衰減<3.6%（優(yōu)于控制線）。

EL對(duì)比 (電池AaF15后 vs. 組件DH1000后 vs. 原始狀態(tài))

對(duì)比嚴(yán)重衰減、輕微衰減及衰減前的EL圖像。AaF15后電池EL劣化程度與組件DH后EL劣化程度一致，進(jìn)一步佐證了預(yù)測(cè)方法的有效性。

穩(wěn)定性驗(yàn)證

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同批次電池AaF15測(cè)試穩(wěn)定性驗(yàn)證

對(duì)同批次電池進(jìn)行10組AaF15測(cè)試，衰減率平均值16.05%，波動(dòng)范圍14.48% - 17.69 %（最大誤差<10%），證明該方法在量產(chǎn)監(jiān)測(cè)中具備足夠穩(wěn)定性。

TOPCon電池的AaF15加速測(cè)試與組件DH1000結(jié)果存在顯著相關(guān)性，可有效預(yù)測(cè)組件DH失效風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)驗(yàn)和誤差分析表明，為保障組件DH1000衰減≤5%，電池AaF15衰減率應(yīng)控制在24%以下，實(shí)際應(yīng)用建議采用更嚴(yán)格的20%閾值。該方法僅需15小時(shí)，為TOPCon電池量產(chǎn)（如銀漿選型、工藝優(yōu)化）提供了快速、穩(wěn)定、高效的可靠性監(jiān)測(cè)工具，顯著降低因DH失效導(dǎo)致的量產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

美能PL/EL一體機(jī)測(cè)試儀

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美能PL/EL一體機(jī)測(cè)試儀模擬太陽(yáng)光照射鈣鈦礦太陽(yáng)能電池片，均勻照亮整個(gè)樣品，并用專業(yè)的鏡頭采集光致發(fā)光（PL）信號(hào)，獲得PL成像；電致發(fā)光（EL）信號(hào)，獲得EL成像。通過(guò)圖像算法和軟件對(duì)捕獲的PL/EL成像進(jìn)行處理和分析，并識(shí)別出PL/EL缺陷，根據(jù)其特征進(jìn)行分析、分類、歸納等。

• EL/PL成像，500萬(wàn)像素，實(shí)現(xiàn)多種成像精度切換
• 光譜響應(yīng)范圍：400nm~1200nm
• PL光源：藍(lán)光（可定制光源尺寸、波長(zhǎng)等)
• 多種缺陷識(shí)別分析(麻點(diǎn)、發(fā)暗、邊緣入侵等)可定制缺陷種類

美能PL/EL一體機(jī)測(cè)試儀通過(guò)電致發(fā)光（EL）信號(hào)，獲得EL成像可以對(duì)金屬柵線腐蝕失效進(jìn)行可視化表征，能在電池層級(jí)高效復(fù)現(xiàn)并量化DH失效的核心機(jī)制，為TOPCon電池量產(chǎn)提供可靠的監(jiān)測(cè)工具。

原文參考：Optimizing anti-reflection and surface passivation for n-type back-contact back-junction silicon solar cells using SiNx/SiON stack layers: Insights from quokka simulation

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