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At 120 C to 130 C, under one-sun illumination, researchers from the US Department of Energy’s National Laboratory of the Rockies accelerated a form of solar-cell ageing known as LeTID — light- and elevated-temperature-induced degradation. Industrial n-type TOPCon cells, tested with and without laser-enhanced contact optimization (LECO), showed only limited efficiency loss. The researchers describe the degradation as practically negligible when the cells were fired with sufficiently low cooling rates.
À 120 °C à 130 °C, sous un éclairement équivalent à un soleil, des chercheurs du Laboratoire national des Rocheuses du département de l'Énergie des États-Unis ont accéléré une forme de vieillissement des cellules solaires connue sous le nom de LeTID — dégradation induite par la lumière et les températures élevées. Des cellules TOPCon industrielles de type n, testées avec et sans optimisation des contacts par laser (LECO), n'ont affiché qu'une perte de rendement limitée. Les chercheurs décrivent cette dégradation comme pratiquement négligeable lorsque les cellules ont subi une cuisson avec des vitesses de refroidissement suffisamment faibles.
That matters because TOPCon — tunnel oxide passivated contact — is now being examined against a problem that marked the previous PERC generation, or passivated emitter and rear contact cells. Boron-doped p-type silicon suffered both light-induced degradation and LeTID. Replacing boron with gallium removed light-induced degradation, but LeTID remained. More recent work found the effect in n-type silicon too, raising questions about TOPCon’s long-term reliability.
Ce résultat est important, car la technologie TOPCon — contacts passivés par oxyde tunnel — est désormais étudiée à l'aune d'un problème qui a marqué la génération PERC précédente, c'est-à-dire les cellules à émetteur passivé et contact arrière. Le silicium de type p dopé au bore souffrait à la fois de dégradation induite par la lumière et de LeTID. Le remplacement du bore par du gallium supprimait la dégradation induite par la lumière, mais le LeTID persistait. Des travaux plus récents ont également détecté cet effet dans le silicium de type n, soulevant des questions sur la fiabilité à long terme de la technologie TOPCon.
The new experiments used n-type wafers doped with phosphorus, antimony and arsenic. They were fired at 800 C, exposed to recovery treatment at 20 C under two-sun illumination, then placed under LeTID conditions. The defect behaved similarly across the three dopants, but arsenic-doped silicon reached approximately twice the maximum defect density of the phosphorus- and antimony-doped material. The researchers linked that difference mainly to defects formed during growth and processing, rather than to the dopant itself.
Les nouvelles expériences ont utilisé des plaquettes de type n dopées au phosphore, à l'antimoine et à l'arsenic. Elles ont subi une cuisson à 800 °C, puis un traitement de récupération à 20 °C sous un éclairement équivalent à deux soleils, avant d'être placées dans des conditions propices au LeTID. Le défaut s'est comporté de manière similaire avec les trois dopants, mais le silicium dopé à l'arsenic a atteint une densité maximale de défauts environ deux fois supérieure à celle des matériaux dopés au phosphore et à l'antimoine. Les chercheurs ont principalement attribué cette différence aux défauts formés pendant la croissance et le traitement, plutôt qu'au dopant lui-même.
The effect can still be seen in both unfinished and metallized TOPCon cells from industrial production lines. But the tests also point to practical levers: manufacturers can optimize the firing profile and add post-processing treatments. LECO moderately suppressed changes in open-circuit voltage during recovery and later LeTID, while an industrial LECO cell showed efficiency degradation within acceptable warranty tolerances, according to the study.
L'effet reste observable à la fois dans des cellules TOPCon inachevées et dans des cellules métallisées issues de lignes de production industrielles. Mais les tests indiquent également des leviers d'action pratiques : les fabricants peuvent optimiser le profil de cuisson et ajouter des traitements de post-traitement. Le LECO a modérément limité les variations de la tension en circuit ouvert pendant la récupération et le LeTID ultérieur, tandis qu'une cellule industrielle équipée du LECO a affiché une dégradation du rendement dans les tolérances de garantie acceptables, selon l'étude.