Một nhóm nghiên cứu từ Pháp tuyên bố đã tìm ra cách giảm 85% lượng indi tiêu thụ trong các mô-đun năng lượng mặt trời heterojunction trong khi vẫn duy trì hiệu suất tốt và mức độ bền. Các nhà khoa học đã thử nghiệm các thiết kế cell khác nhau và sử dụng một số lớp phủ để bảo vệ cell khỏi sự phân hủy do độ ẩm.
Pin mặt trời dị thể
Hình ảnh: Radiotrefoil, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
Một nhóm các nhà nghiên cứu do Viện Năng lượng Mặt trời Quốc gia Pháp (INES) đứng đầu - một bộ phận của Ủy ban Năng lượng Nguyên tử và Năng lượng Thay thế Pháp (CEA) - đã nghiên cứu độ tin cậy của các tấm pin mặt trời dị hướng (HJT) trong điều kiện ẩm nhiệt (HD) và phát hiện ra rằng việc sử dụng lớp oxit thiếc indi mỏng (lớp ITO) kết hợp với lớp phủ làm bằng silicon nitride (SiNx) giúp duy trì mức độ tin cậy tốt.
“Đối với thử nghiệm của chúng tôi, chúng tôi đã sử dụng các cấu trúc ô khác nhau, với độ dày ITO khác nhau và các lớp phủ khác nhau”, tác giả liên hệ của nghiên cứu, Lucie Pirot-Berson, nói với tạp chí pv. “Nghiên cứu được tiến hành ở quy mô mô-đun, không chỉ ở quy mô ô, và cho thấy rằng việc giảm độ dày ITO sẽ đẩy nhanh cơ chế phân hủy do natri và độ ẩm gây ra”.
“Kết quả cho thấy việc giảm mức tiêu thụ indium, vốn cần thiết cho công nghệ HJT, do đó có thể khó khăn”, bà nói tiếp. “May mắn thay, một số lớp phủ làm bằng SiNX hoặc silicon oxynitride (SiOyNz) có khả năng bảo vệ chống lại sự phân hủy do natri gây ra và có thể được sử dụng kết hợp với ITO”.
Thử nghiệm DH là thử nghiệm tăng tốc kiểm tra độ tin cậy của các mô-đun trong điều kiện độ ẩm và nhiệt độ khắc nghiệt. Ở dạng chuẩn, PV được đặt trong buồng được kiểm soát với nhiệt độ 85 C và độ ẩm 85% trong ít nhất 1.000 giờ.
Các học giả đã sử dụng các tế bào dựa trên các tấm wafer M2 dày 160 μm loại n cho thí nghiệm của họ. Họ đã thử nghiệm ba lớp ITO khác nhau với độ dày 15 nm, 30 nm và 100 nm và các lớp phủ điện môi SiOX và SiNX khác nhau được thêm vào trên các lớp ITO mỏng. Các lớp TCO được lắng đọng thông qua thiết bị lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma (PECVD) do Meyer Burger của Thụy Sĩ cung cấp.
“Sau khi lắng đọng TCO, quá trình in lưới được thực hiện bằng cách sử dụng một mẫu có 6 thanh cái”, nhóm nghiên cứu giải thích. “Sau đó, các lớp phủ được thêm vào bằng kỹ thuật PECVD trong một số cấu hình nhất định: SiNX (100 nm) hoặc SiOX (100 nm). Độ dày tối ưu của các lớp phủ được tính toán bằng phần mềm mô phỏng CROWM. Sau khi sản xuất, các ô được cắt đôi bằng tia laser IR. Tùy thuộc vào cấu hình, hai hoặc ba chuỗi gồm hai nửa ô trên mỗi lô được kết nối với nhau bằng chất kết dính dẫn điện (ECA)”.
Sau đó, các tế bào được đóng gói thông qua polyolefin nhiệt dẻo (TPO) trong các mô-đun có cả cấu hình kính-kính và kính-tấm nền. Các mô-đun được cán mỏng qua máy cán mỏng 3S ở 160 C với thời gian cán mỏng là 18 phút.
Trong điều kiện DH, các mô-đun kính-kính được phát hiện đặc biệt dễ bị suy thoái độ ẩm ở các cạnh của chúng, trong khi đối với các tấm kính-tấm nền, độ ẩm xâm nhập chính được phát hiện ở mặt sau. Hơn nữa, các nhà khoa học phát hiện ra rằng, trong các tấm kính-tấm nền, các ion natri được giải phóng dần dần dọc theo kính, ở cả hai mặt, trong khi ở các mô-đun kính-tấm nền, chúng chỉ được giải phóng ở mặt trước.
“Nhìn chung, độ ẩm xâm nhập nhiều hơn ở các mô-đun tấm kính phía sau so với các mô-đun kính đôi do độ ẩm xâm nhập qua lớp tấm kính phía sau”, họ nhấn mạnh. “Độ ẩm xâm nhập nhiều hơn này dẫn đến hiện tượng rò rỉ kính nhiều hơn và sự xuống cấp do độ ẩm gây ra, cũng như sự xuống cấp do natri gây ra nhiều hơn ở các mô-đun tấm kính phía sau”.
Trong khi đó, các lớp phủ phía trước được phát hiện có khả năng bảo vệ chống lại sự thoái hóa do natri gây ra và giảm "đáng kể" tổn thất dòng điện ngắn mạch. "Tuy nhiên, các lớp phủ này có thể bị thoái hóa do quá trình cắt laser ở các cạnh nửa cell, đòi hỏi phải tối ưu hóa thêm", nhóm nghiên cứu cho biết thêm. "Cuối cùng, các lớp phủ này không làm giảm tổn thất FF của các mô-đun, thậm chí còn làm tăng chúng. Vấn đề này vẫn cần được nghiên cứu".
Những phát hiện của họ có trong nghiên cứu “Nghiên cứu và giảm thiểu sự xuống cấp do độ ẩm gây ra trong các mô-đun SHJ bằng cách sửa đổi cấu trúc ô”, được công bố trên tạp chí Solar Energy Materials and Solar Cells. Nhóm nghiên cứu cũng bao gồm các nhà khoa học từ EDF R&D và EDF Renouvelables, cả hai đều là đơn vị của công ty năng lượng Pháp EDF. “Cuối cùng, chúng tôi cung cấp một cách để giảm 85% indi trong khi vẫn duy trì hiệu suất và độ bền của các mô-đun heterojunction”, họ kết luận.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
