Nghiên cứu mới xác nhận độ nhạy của pin mặt trời heterojunction với thông lượng hàn
Các nhà nghiên cứu tại Hàn Quốc đã phát hiện ra rằng việc nhiễm bẩn bởi một lượng nhỏ cặn thông lượng hàn trong quá trình sản xuất mô-đun PV heterojunction có thể gây ra sự suy giảm hiệu suất đáng kể trong thời gian dài. Kiểm soát cẩn thận các phương pháp ứng dụng thông lượng và kết hợp các bước sấy khô được đề xuất là các giải pháp tiềm năng.
Pin mặt trời heterojunction
Hình ảnh: Radiotrefoil, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Điện tử Hàn Quốc (KETI) đã nghiên cứu cách các thông lượng hàn có sẵn trên thị trường có thể ăn mòn các điện cực oxit thiếc indium (ITO) trong pin mặt trời heterojunction (HJT) và đã phát hiện ra rằng có nguy cơ đáng kể về sự suy giảm sớm trong quá trình kết nối pin.
Thông lượng hàn được sử dụng để loại bỏ oxit khỏi các dải tab hoặc dải bus trong quá trình lắp ráp mô-đun.
Các nhà khoa học đã phân tích cụ thể bốn loại thông lượng có sẵn trên thị trường – 920, 952, 56 và 180 – trong điều kiện khắc nghiệt, bao gồm độ ẩm và nhiệt độ cao. Họ giải thích rằng “Các thông lượng đã được sấy khô trước, tạo ra độ sệt giống như bột nhão, có độ cô đặc cao”. “Thông lượng hàn được cố ý nhỏ xuống các lớp ITO phía trước và phía sau trong quá trình tạo tab”.
Các cặn thông lượng đã được loại bỏ thông qua quá trình siêu âm sau khi phân hủy bằng nhiệt ẩm (DH) trong 45 giờ. Tuy nhiên, một loạt hình ảnh phát quang điện (EL) cho thấy các cặn không được loại bỏ hoàn toàn, gây ra sự hình thành các đốm đen trên các ô.
Thông qua các thí nghiệm khác, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng việc đặt thông lượng hàn lên lớp ITO của các ô HJT dẫn đến mất “nghiêm trọng” độ dẫn điện.
“Hành vi ăn mòn này đặc biệt rõ rệt ở lớp ITO phía sau do sự khác biệt về cấu trúc rõ rệt so với lớp ITO phía trước, đáng chú ý là hàm lượng thiếc (Sn) cao hơn dẫn đến sự phân tách pha thiếc oxit (SnO2) được xác nhận trong phân tích nhiễu xạ tia X (XRD)”, báo cáo giải thích. “Các phép đo quang phổ phát xạ tia X (XPS) cũng chỉ ra nồng độ oxy tương đối cao ở lớp ITO phía sau”.
Các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng thông lượng 920 cho thấy tốc độ phân hủy cao nhất ở cả hai mặt của các lớp ITO, do tính axit cao nhất của nó, trong khi các thông lượng 180, 952 và 56 có tính axit tương tự, cho thấy tốc độ phân hủy thấp hơn.
“Nhìn chung, những phát hiện này nhấn mạnh rằng sự nhiễm bẩn bởi một lượng nhỏ cặn thông lượng trong quá trình sản xuất mô-đun PV có thể gây ra sự suy giảm hiệu suất đáng kể trong thời gian dài”, các học giả kết luận, lưu ý rằng công trình của họ trình bày một phương pháp ứng dụng thông lượng và quy trình sấy có thể giải quyết các vấn đề suy thoái như vậy.
“Các mẫu mà thông lượng được sấy khô và thổi trước khi gắn tab gần như không bị suy thoái, cho thấy quá trình sấy khô và thổi làm giảm lượng thông lượng hàn tràn vào lớp ITO và do đó làm giảm sự gia tăng điện trở nối tiếp”, họ nói thêm.
Những phát hiện của họ có thể được tìm thấy trong nghiên cứu “Thông lượng hàn gây ra sự ăn mòn điện cực oxit thiếc indi trong các tế bào quang điện dị hợp tử”, vừa được công bố trên tạp chí Cell Reports Physical Science.
Vào tháng 2, các nhà nghiên cứu từ Đại học New South Wales (UNSW) và nhà sản xuất mô-đun PV Canada gốc Trung Quốc Canadian Solar đã nghiên cứu tác động của thông lượng hàn lên cả tế bào quang điện TOPCon và tế bào quang điện dị hợp tử (HJT) và đã xác định rằng việc lựa chọn thành phần này là chìa khóa để tránh các hỏng hóc tiềm ẩn của mô-đun.
Thông qua công trình này, các nhà khoa học phát hiện ra rằng tổn thất điện năng trong các tế bào HJT được phát hiện là do các lỗ trên lớp kim loại hóa, tạo điều kiện cho thông lượng hàn thâm nhập, dẫn đến các phản ứng hóa học làm giảm hiệu suất. Hơn nữa, nghiên cứu này cũng khẳng định rằng lớp ITO trong cell HJT rất dễ bị hư hỏng do thuốc hàn.
