Ogniwa typu N mogą być bardziej podatne na degradację niż typu P

W ramach przeprowadzonych badań holenderscy naukowcy zauważyli, że istnieje różnica między stopniem degradacji ogniw fotowoltaicznych PERC (P-type) oraz TOPCon (N-type). Sprawdzili również, w jaki sposób zastosowanie poszczególnych laminatów wpływa na postęp procesu korozyjnego.

Badanie naukowców z Holenderskiej Organizacji Zastosowań Nauki (Netherlands Organisation for Applied Scientific Research) miało na celu przede wszystkim zbadanie wpływu różnych materiałów służących do enkapsulacji modułów fotowoltaicznych. Pod uwagę wzięto trzy różne laminaty: EVA (kopolimer etylenu i octanu winylu), POE (elastomery poliolefinowe) oraz TPO (termoplastyczny elastomer olefinowy) nakładane na dwa różne ogniwa fotowoltaiczne. Pierwszym z nich było ogniwo typu P wykonane w znanej i stosowanej od wielu lat technologii PERC, a drugim – ogniwo typu N wykonane w technologii TOPCon, uważanej za następcę PERC.

EVA nie jest idealna

Kopolimer etylenu i octanu winylu (EVA) jest od dawna szeroko stosowany jako niedrogi i efektywny materiał do enkapsulacji ogniw słonecznych; stanowi budulec niemal każdego modułu fotowoltaicznego. Jednak od kilku lat jest on przedmiotem dyskusji wśród naukowców ze względu na podejrzenia, że jego zastosowanie może przyczyniać się do indukcji niepożądanej degradacji modułów wywołanej procesem korozji. Taki proces mógłby zachodzić w wyniku zjawiska związanego z uwalnianiem kwasu octowego z EVA w efekcie procesu hydrolizy po wystawieniu modułu słonecznego na warunki atmosferyczne, tj. działanie wilgoci i wysokich temperatur.

REKLAMA

W związku z tym poszukuje się innych materiałów, które mogłyby zastąpić EVA w roli laminatu. Wśród kandydatów rozpatruje się właśnie POE (elastomery poliolefinowe) oraz TPO (termoplastyczny elastomer olefinowy).

TOPCon czy PERC?

Badacze, chcąc sprawdzić, który laminat okaże się najlepszy, wykorzystali dwa rodzaje ogniw słonecznych: typu N i typu P (odpowiednio TOPCon i PERC). Nałożyli na nie poszczególne warstwy enkapsulacyjne i szkło, tworząc próbki badawcze. Poszczególne próbki nie zostały uszczelnione na krawędziach, tzn. nie zastosowano ramek aluminiowych ani jakichkolwiek innych osłon.

Następnie przygotowane próbki testowano w komorze klimatycznej, w której temperatura wynosiła 85 st. C, a wilgotność była na poziomie 85 proc. Test trwał 2,5 tys. godzin, a co 500 godzin dokonywano obserwacji i pomiarów.

REKLAMA

Holendrzy zauważyli, że próbki wybudowane na bazie ogniw typu N (TOPCon) były bardziej podatne na proces degradacji niż próbki z laminatami opartymi na ogniwach typu P (PERC). Mówiąc ściślej – badacze zauważyli, że w ogniwach typu N metalizacja na przedniej stronie ogniwa ulegała korozji w przyspieszonych testach w komorze klimatycznej. Odnotowano również zmniejszenie współczynnika wypełnienia oraz pojawienie się ciemnych plam i obszarów w badaniu obrazowania elektroluminescencyjnego.

Jeżeli chodzi o sam laminat, naukowcy ustalili, że najlepszy wynik odnotował TPO, lecz zarówno POE, jak i TPO wykazały lepszą ochronę metalizacji na ogniwach (typu P i N) niż EVA. Ich przewaga polega m.in. na tym, że w trakcie procesu eksploatacji w rzeczywistych, zmieniających się warunkach atmosferycznych nie dochodzi do uwalniania kwaśnych substancji, które mogłyby indukować procesy korozyjne.

Wyniki swoich testów naukowcy przedstawili w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Solar Energy Materials and Solar Cells”.