Downshifting Encapsulant: Optische Simulationsbewertung der Lösung für die durch ultraviolette Strahlung verursachte Degradation in Silizium-Heteroübergang-Solarzellen
Die durch ultraviolette Strahlung (UV) verursachte Degradation (UVID) stellt eine erhebliche Herausforderung für die zukünftige Massenproduktion von Silizium-Heteroübergang-Solarzellen (SHJ) dar, die für ihre hohe Effizienz bekannt sind. In dieser Studie wird über die verstärkte Auswirkung von UV-Strahlung bei Verwendung eines transparenten Passivierungskontakts (TPC) auf Siliziumkarbid (SiC)-Basis auf der Vorderseite von SHJ-Solarzellen berichtet. Nach der UV-Exposition wurde eine Verringerung der Leerlaufspannung (VOC), des Kurzschlussstroms (JSC) und des Füllfaktors um 12 %, 6 % bzw. 11 % beobachtet. Herkömmliche Maßnahmen zur Minderung der UVID, die UV-blockierende Verkapselung, werden durch Einzelzellen-TPC-Laminate bewertet, wobei ein unvermeidbarer Kompromiss zwischen Stromverlust und UVID deutlich wird. Als Alternative wird die Verwendung von UV-Downshifting-Verkapselungsmaterialien (UV-DS) untersucht, die UV-Strahlung in das sichtbare Lichtspektrum umwandeln. Es wird eine optische Simulationsmethode vorgestellt, die über OPAL2 durchgeführt wird, um UV-DS-Verkapselungsmaterialien zur Verringerung der UVID in SHJ-Solarzellen mit unterschiedlichen Frontkontakten zu bewerten. Dabei wird eine einfache Methodik entwickelt, um die optischen Eigenschaften von UV-DS-Verkapselungsmaterialien nachzuahmen. In den Simulationsergebnissen werden zusätzliche Stromgewinne von bis zu 0,33 mA cm-2 aufgezeigt, die mit geeigneten UV-DS-Verkapselungen erreichbar sind. Die Faktoren im Zusammenhang mit den UV-DS-Effekten werden bewertet und der Optimierungspfad für UV-DS-Verkapselungen wird erläutert.
Veröffentlichung in der Zeitschrift Adv. Energy Sustainability Res.
Binbin Xu, Karsten Bittkau, Alexander Eberst, Kai Zhang, Yanxin Liu, Jinli Yang, Weiyuan Duan, Muhammad Ainul Yaqin, Vladimir Smirnov, Chunlan Zhou, Wenjing Wang, Xiaohua Xu, Andreas Lambertz, Uwe Rau, Kaining Ding
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https://doi.org/10.1002/aesr.202400227