硅异质结太阳能电池对紫外线(UV)敏感。二次离子质谱(SIMS)分析表明，365nm 紫外线会解离 Si-H 键，导致氢原子从 a-Si:H/c-Si 界面迁移并形成亚稳态缺陷。东方日升全球光伏研究院联合东南大学，针对n型异质结电池和组件的紫外稳定性进行了深度机理性的研究，开发了低紫外损伤连续PECVD 工艺，通过优化i1钝化层氢含量达33%( a-Si0x:H)i2钝化层氢含量达25%(a-Si:H)，使载流子寿命提升至3.6ms，紫外诱导衰减(UVID)从1.59%降至 0.71%。
近日，相关研发成果以《Enhancing UV light stability in commercial silicon HJT solar cells and modules》发表于能源领域顶级期刊《Solar Energy》(图1)，首次系统性揭示了异质结(HJT)技术紫外线衰减(UVID)的原子级机理，并创新性提出解决方案。这标志着中国光伏企业在核心技术创新上再次实现全球引领。
图1 Enhancing UV light stability in commercial silicon HJT solar cells and modules
01 直击行业痛点：
破解HJT紫外衰减的“黑匣子”
长期以来，紫外线对n型高效电池的侵蚀如同“隐形杀手”——365nm波长的紫外光子会精准破坏硅氢键(Si-H)，导致界面钝化失效。作为钝化效果最好，效率更优的异质结电池，也不例外。在这次的研究中，团队通过二次离子质谱(SIMS) 首次捕捉到氢原子迁移轨迹(图2)。
图2 氢原子迁移
氢原子从a-Si:H/c-Si界面逃逸至表面，造成钝化层空洞化，Voc与FF显著衰减。这一发现颠覆了行业对紫外衰减的模糊认知，为根治技术难题奠定基础。
02 技术破局：
从材料基因到工艺革命
创新1：
全球首创
“低紫外损伤连续PECVD沉积”工艺
团队开发低紫外损伤连续PECVD沉积技术(专利号已申请)，在界面层植入“氢原子防护网”：
● 首创梯度氢含量设计：i₁层(a-SiOₓ:H)氢含量33% → i₂层(a-Si:H)25%
● 载流子寿命提升至3.6ms(行业均值<2.5ms)，UVID衰减率降低55%(从1.59%→0.71%)(图3)
图3 各参数电性能变化
创新2：
温度与紫外衰减的颠覆性发现
研究首次建立了紫外强度-暴露时间-温度的关联模型：如图4所示。从实验数据证明：
1. 延长紫外暴露时间与增强紫外强度将加剧UVID;
2. 高温环境(≥110℃)可完全抑制UVID(即使100%紫外功率);
3. 60倍光强光注入处理(60 suns)可修复短期紫外损伤(6-20 kWh/m²)。
图4 三因素关联模型
03 持续引领：
从实验室到全球电站的承诺
“这项研究不仅发表于顶级期刊，更已导入东方日升Hyper-ion伏曦Pro异质结电池和组件产线。”——Shehroz Razzaq博士(论文第一作者)指出，“我们通过材料基因优化-电池工艺创新-紫外截止封装系统的三重技术闭环，有效地改善了HJT电池和组件的UVID性能。”
东方日升一直致力于异质结技术的持续研发和优化，近三年来，东方日升全球光伏研究院在HJT领域发表核心期刊论文7篇，专利授权330余项，实验室效率26.5% → 量产效率26.2%(2024Q1数据)，目前HJT电池最佳批次平均效率 26.4%，冠军电池效率 26.61%。积极参与标准化工作，主参编各类标准共计36项，具体包括：国家标准8项(主编1项，参编7项)、行业标准7项、团体标准21项，并于近期着手申请《Rapid stabilization treatment method for metastable PV modules 》IEC国际标准立项。
“在东方日升，我们始终聚焦能源技术的本质价值——通过原子级界面钝化和氢键行为优化，让每一缕阳光都转化为经得起时间考验的绿色能量。” 东方日升全球光伏研究院院长杨伯川博士强调说，“这不仅是效率和可靠性的提升，更是对新能源可持续性的根本承诺。”
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202507/10/391254.html
