基于频率依赖性交流偏置波形优化的高效PERC、TOPCon及HIT晶硅太阳能电池LeTID抑制与再生研究

为解决晶硅太阳能电池在光照与高温下的性能衰减（LeTID）问题，研究人员通过优化频率依赖性交流偏置波形（500 kHz），系统评估了正弦波、方波和三角波对PERC、TOPCon及HIT电池的再生效果。结果表明，方波能显著恢复电池效率（PERC的Jsc、Voc、FF和η分别提升4.56%、5.03%、4.15%和4.18%），为光伏系统可靠性提升提供了低成本、可规模化应用的解决方案。

　　

在可再生能源领域，晶硅太阳能电池（c-Si）虽占据主导地位，却长期受困于光热诱导衰减（LeTID）——一种在持续光照和高温下导致效率骤降的“隐形杀手”。这种现象在多晶硅（mc-Si）和部分单晶硅（mono-Si）中尤为显著，其本质是硅材料内部缺陷被氢杂质和热应力激活，形成载流子复合中心。传统解决方案如低温退火或氢等离子体处理，往往伴随高昂成本与工艺复杂性，成为光伏技术大规模推广的瓶颈。

韩国能源技术评价研究院（KETEP）的Rafi Ur Rahman团队另辟蹊径，提出了一种颠覆性思路：利用高频交流电“唤醒”电池性能。研究人员选取三种前沿电池结构——钝化发射极背接触（PERC）、隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）和异质结本征薄层（HIT），在模拟严苛环境（85°C、1倍太阳光照射11小时）下诱导LeTID后，分别施加500 kHz的正弦波、方波和三角波进行2小时再生。令人振奋的是，方波展现出“一键修复”般的效果，尤其对PERC电池的短路电流密度（J_sc）、开路电压（V_oc）、填充因子（FF）和转换效率（η）提升显著。这一发现不仅揭示了不同波形对缺陷态再钝化的选择性作用，更开创了无需改造产线的“电疗式”再生技术。

关键技术方法
研究采用工业级PERC、TOPCon和HIT电池，通过标准光照老化系统（1-sun, 85°C）加速LeTID，结合电致发光成像定位缺陷区域。再生阶段使用高精度信号发生器施加500 kHz交流偏置，同步监测量子效率（QE）和电化学阻抗谱（EIS）分析载流子输运特性。

结果解析
降解差异：PERC电池因背面钝化层氢扩散受限，降解最严重（效率损失4.18%），而HIT电池凭借非晶硅/晶硅异质结的先天优势，衰减幅度最小。
波形效应：方波因其陡峭的电压跃迁，更有效驱动氢原子重排，使PERC的V_oc恢复率达98.2%，远超正弦波（92.1%）和三角波（89.7%）。
微观机制：傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实方波促进Si-H键重构，同步辐射则显示金属杂质簇聚被抑制。

结论与展望
这项发表于《Sustainable Energy Technologies and Assessments》的研究，首次建立了交流波形参数与LeTID再生效率的定量关系。方波偏置的“电脉冲疗法”以低于传统方法90%的成本，实现媲美热退火的再生效果，且可直接集成至现有组件分选流程。对于致力降低光伏度电成本（LCOE）的产业界而言，这项技术犹如为老化电池注入“强心剂”，其意义不仅在于延长电站寿命，更可能重塑下一代抗衰减电池的设计范式。