太陽電池パネルは、その構造や製造方法に関係なく、製造材料が原因で劣化しやすくなります。確かに、ウェーハにドーピングする材料が、太陽電池パネルで発生する光誘起劣化の主な原因です。ただし、製造プロセス中にいくつかのテストを行うことで、劣化を軽減できる場合があります。そのため、パネルの LID テストが重要です。また、LeTID 劣化について聞いたことがあるかもしれませんが、原因不明の劣化もあります。
光誘起劣化とは何ですか? LID とは何ですか?
A 太陽光モジュールの性能低下 主に日の出直後に起こる現象は、光誘起劣化 (LID) として知られています。太陽電池モジュールの実際のパフォーマンスと全体的なパフォーマンスも、これによって影響を受けます。ほとんどのシリコン太陽電池はこの欠陥の影響を受け、発電量が大幅に減少します。太陽電池モジュールは、設置後数日以内に光誘起劣化の兆候を示します。損失率は 0.5% から 1.5% の範囲です。
ただし、すべてのモジュールが同じように影響を受けるわけではありません。最も大きな違いは、太陽電池の結晶構造です。つまり、単結晶か多結晶か、また電気特性が P 型か N 型かです。
1. 太陽電池の構造
結晶構造が異なると、太陽電池の製造プロセスも異なります。
a) 単結晶：これらのセルは、均一な結晶構造を持つチョクラルスキー法によって作製され、それをスライスして太陽電池を形成します。これらの太陽電池は効率が高く、酸素濃度も高くなっています。
b) 多結晶：シリコンを蒸着法で成長させて作られます。太陽電池パネルには、さまざまな反射面として現れる多数の結晶層が存在します。酸素濃度が低いほど効率が低下します。
2. シリコンウェーハの電気的特性
これらは、太陽光にさらされたときにセル内に電圧差を生み出すために必要なシリコン ウェーハの特性を指します。
a) P型：このようなシリコンウェハーには、ドーピング材料と呼ばれる不純物が一定量含まれています。これらの材料は電子を容易に受け入れるため、太陽光発電モジュールは太陽光の下で電圧差を生成し、発電することができます。ドーピング元素としてはホウ素が最も一般的に使用されますが、ガリウムを使用するものもあります。
b) n型：n型シリコンには逆の効果を持つ不純物が含まれており、電子を受け入れるのではなく放出します。このようなn型シリコンウェハーには、光誘起劣化の兆候は見られません。
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光誘起劣化の原因は何ですか?
太陽電池はシリコンウェハーで構成されており、これらのウェハー中にホウ素-酸素化合物が形成されると、光誘起劣化が生じる。したがって、原材料またはコーティング材料としてホウ素が存在すると、太陽電池パネルの光誘起劣化を引き起こす可能性がある。
単結晶太陽電池における酸素濃度の高さも、光誘起劣化の原因の一つです。これは、酸素濃度が予想よりも高い場合に発生します。これで、光誘起劣化の原因についてご理解いただけたかと思います。
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LeTID Solar と LeTID 分解とは何ですか?
単結晶シリコンセルにおける、ホウ素酸素劣化よりも大幅に長い時間スケールを持つ新しい劣化メカニズムは、光および高温誘起劣化 (LeTID) と呼ばれています。これは、高温でより顕著になります。
1. LetIDのプロパティ
- 減少している 効果的な少数キャリア 寿命と効率
- サイクルの 劣化と回復 数年から数十年かかります。
- これは暗闇でも同様の効果をもたらし、 キャリア誘起劣化（CID）.
2. 重要なパラメータ
- 欠陥はアーキテクチャに大きく依存する 太陽電池.
- 劣化 パッシブエミッタリアコンタクト（PERC）セルでは強化されています。
- ウエハーの位置 親インゴットゲッタリングプロセス、粒界の存在も劣化に影響します。
- 熱処理 プロセスに大きな影響を与えます。
- 分解反応速度論は、 ダークアニーリング。
- 劣化の速度は、 温度焼成。
- 表面パッシベーション層 水素を豊富に含む不動態層 大きな影響を受けています。
3. 想定される原因
コバルト、銅、ニッケルなどの金属不純物が劣化の原因となる可能性があります。
4.緩和する
光および高温による劣化（LeTID）の事例が増加しており、緩和技術も提案されています。
- 焼成温度を下げる: 冷却速度の変化に応じて焼成温度を調整することを強くお勧めします。
- 劣化の加速: 分解を加速し、より低い温度で 2 回目の焼成を行うことも推奨されます。
- ウエハース: 劣化を軽減するために、ウェーハの特性と厚さを変更することをお勧めします。
ソーラーパネルのLeTIDの原因は何ですか?
leTIDの主な原因はまだ明らかになっていません。しかし、継続的な研究により、酸素濃度が原因ではないことが明らかになっています。現在の理解では、この劣化は製造工程における焼成時に、高温下で不動態化層同士が相互作用することによって生じると考えられています。
ドイツの Fraunhofer ISE と Freiberg Materials Research Centre による研究の結論によると、leTID は可動性水素が固有の結晶欠陥と反応することによって発生し、その発生はキャリア注入条件と高温の影響を受けます。
2017 年のコンスタンツ大学の研究者による別の研究では、PERC 太陽電池の LeTID に対する温度とドーピングの影響が計算されています。研究者らは、高温になると劣化の速度も速まるという結論に達しました。つまり、焼成温度とともに LeTID の強度が増し、水素に富む層の存在も影響することが判明しました。
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LID と LeTID の違いは何ですか?
太陽光パネルの leTID の原因を学んだ後、LID と LeTID の違いについて学びましょう。
| 光誘起劣化（LID） | 光と高温による劣化（レチド） |
| 最もよく見られる劣化 | あまり見られない |
| これはホウ素をドープしたp型シリコン太陽電池で起こる。 | これは動作温度が高いウェーハで発生する。 |
| 酸素がホウ素と結合すると発生する | これは、高い動作温度と高い光強度が組み合わさった場合に発生します。 |
| それは急速な劣化プロセスである | LIDよりも遅いプロセスです |
| これは太陽光に初めてさらされたときに発生し、電力が安定するまで持続します。 | 太陽光パネルの設置後すぐに発生しますが、発生と安定化のプロセスには数年かかる場合があります。 |
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光誘起劣化試験とは何ですか?
この試験は通常、ソーラーパネル製造の初期段階で行われます。ソーラーパネルの品質保証と信頼性をテストするには、光誘起劣化試験が不可欠です。LED技術、LID安定化試験、および電気キャリア注入は、主に用いられる3つの試験技術です。
1. テストの実行
5 kWh/m²以上の等照度間隔で、一連の光照射が行われます。温度を50℃に一定に保つことで、モジュールは最大電力点（MPP）で動作し、各間隔ごとにモジュールがフラッシュされます。
最後の 3 回のフラッシュにおけるモジュールの電力差が規格で定義されたしきい値よりも小さい場合、安定化は完了したとみなされます。これにより、累積総照射量要件も測定されます。
上記のパラメータを決定できない場合は、モジュールを再度テストします。安定化後のパフォーマンス テストで 5% が合格した場合、モジュールがテストに不合格になったことは明らかです。
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LID のパネルをテストすることがなぜ重要なのか?
シリコン太陽電池を用いた太陽光パネルは、特にPERCモジュールにおいて、光誘起劣化（LID）が顕著に見られます。光照射によるキャリア注入時に活性欠陥が再結合することで、電力変換効率と発電量が低下します。LIDの検査は、モジュールの性能をライフサイクル全体を通して維持するために不可欠です。
さて、光誘起劣化について学んだ後は、適切な証明書を持つソーラーパネルを選択することをお勧めします。LID と LeTID のテストが行われているかどうかを確認することをお勧めします。パネルの LID テストがなぜ重要なのでしょうか。その答えは、パネルの寿命全体にわたる効率を維持するためです。また、LetID 劣化はソーラーパネルに影響を及ぼす長期的な損傷であるため、適切な対策で損失を軽減する必要があります。
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