# Étude UVID des cellules TOPCon : Le test IV sans contact suit > Une étude UVID de cellule solaire TOPCon utilise ToF-SIMS, XPS en profil de profondeur, EQE et des tests électriques pour expliquer comment la libération d'hydrogène ![Étude UVID des cellules TOPCon : Le test IV sans contact suit](https://cdn.ooitech.com/static/upload/image/20260727/17aeb9818f648b0a8226d34423b2a293.webp) - ** Jerry - ** 2026-07-27 - ** 238 vues - ** [Blog](./Blog.html) ## Étude UVID des cellules TOPCon : Le test IV sans contact suit **Réponse rapide :** L'UVID, dégradation induite par les ultraviolets, est un mécanisme de fiabilité dans les cellules TOPCon que les mesures de puissance standard ne détectent pas parce qu'il se développe progressivement sous illumination plutôt que d'apparaître comme une perte immédiate. Le test IV sans contact est utilisé pour le suivre : la cellule est mesurée sans sonder la métallisation, de sorte que la même cellule peut être remesurée de façon répétée au cours d'une exposition accélérée sans introduire de dommage de contact qui fausserait le résultat. Les conditions de contrainte dans cette étude impliquent une exposition aux UV à 60 °C, avec des mesures sur des plages spectrales proches de 120 nm, 400 nm et 500 nm, en utilisant des ensembles d'échantillons étiquetés UV60. L'intérêt de la mesure sans contact est qu'elle transforme l'UVID d'une observation destructive en fin de test en une courbe que l'on peut suivre, ce qui permet d'évaluer un changement de procédé plutôt que de seulement l'accepter ou le rejeter. Fabrication de modules PV · par Jerry, Ooitech ## TOPCon Test UVID et IV sans contact des cellules Les cellules solaires TOPCon ont gagné une position de leader sur le marché photovoltaïque grâce à leur forte passivation de surface et leurs contacts sélectifs de porteurs. Cependant, leur fonctionnement en extérieur les expose à la dégradation induite par ultraviolet, ou UVID. Dans cette étude, l'efficacité de conversion a chuté de **6,72 % après une exposition UV60**. Des travaux antérieurs associaient souvent l'UVID principalement à la rupture des liaisons Si-H par des photons à haute énergie et à la libération d'hydrogène mobile. Le spectre ultraviolet solaire couvre une gamme d'énergie photonique beaucoup plus large de **3,1–4,43 eV**, donc son interaction avec les matériaux de surface avant ne peut pas être expliquée uniquement par la rupture des liaisons Si-H. L'empilement avant Al₂O₃/SiNₓ montre également une résistance aux UV beaucoup plus faible que la structure arrière. Le testeur IV sans contact Millennial Solar fournit des tests non destructifs sans consommables et une vitesse de mesure au niveau de la milliseconde. Il est compatible avec les conceptions de cellules à contact arrière et sans barre omnibus et peut obtenir des paramètres IV, EQE et PL multidimensionnels en une seule séquence de test. Cette étude a utilisé la spectrométrie de masse des ions secondaires à temps de vol, ou ToF-SIMS, ainsi que la spectroscopie photoélectronique à rayons X avec profilage en profondeur, ou XPS, pour suivre la distribution élémentaire et les changements de liaisons chimiques dans les couches Al₂O₃/SiNₓ avant et après une exposition UV60. Les résultats montrent que la rupture des liaisons N-H agit comme une deuxième source d'hydrogène en plus de la rupture des liaisons Si-H. L'exposition aux UV endommage également les liaisons Al-O dans l'Al₂O₃ amorphe, créant un grand nombre de lacunes d'oxygène. Les mécanismes combinés de l'hydrogène et de l'oxygène augmentent la recombinaison de surface et fournissent une base plus claire pour améliorer la fiabilité de la couche de passivation. ## Méthode expérimentale Millennial Solar (a) Structure schématique de la cellule solaire TOPCon ; (b) échantillon symétrique de structure avant ; (c) échantillon symétrique de structure arrière. Deux structures d'échantillons symétriques ont été préparées. La structure avant était **SiNₓ/Al₂O₃/n-Si/Al₂O₃/SiNₓ**. La structure arrière comprenait des couches SiOₓ/n⁺-poly-Si. Le vieillissement UV a été réalisé au niveau du module en utilisant une source lumineuse dominée par les UV-A avec environ 11 % d'UV-B. Les conditions de test étaient de 60 °C et 30 % d'humidité relative. | Élément de test | Condition ou configuration | | --- | --- | | Échantillon symétrique avant | SiNₓ/Al₂O₃/n-Si/Al₂O₃/SiNₓ | | Échantillon symétrique arrière | Structure contenant des couches SiOₓ/n⁺-poly-Si | | Source UV | Principalement UV-A, avec environ 11 % d'UV-B | | Température de test | 60°C | | Humidité relative | 30% | | Dose UV maximale rapportée | 60 kWh·m⁻², identifiée comme UV60 | | Principales méthodes d'analyse | ToF-SIMS et XPS à profondeur | Irradiance spectrale de la source de lumière ultraviolette. ## Résistance UV des structures avant et arrière Millennial Solar Changements dans les échantillons symétriques de structures avant et arrière pendant l'exposition UV : (a) durée de vie effective des porteurs, τeff, à une concentration de porteurs injectés de 1 × 10¹⁵ cm⁻³ ; (b) tension de circuit ouvert implicite, iVoc ; et (c) densité de courant de saturation unilatérale, J₀. La structure arrière symétrique n'a montré qu'une dégradation mineure après **60 kWh·m⁻²** d'exposition UV. Sa couche de poly-Si de 120 nm a absorbé presque tout le rayonnement UV incident et a fourni une protection efficace à l'interface sous-jacente. La structure avant symétrique s'est dégradée beaucoup plus sévèrement : - La durée de vie effective des porteurs, τeff, est passée de **2 895,6 μs à 1 552,8 μs**. - La tension de circuit ouvert implicite, iVoc, a diminué de **735,5 mV à 715,2 mV**. - La J₀ unilatérale a augmenté à **18,4 fA·cm⁻²**, environ trois fois sa valeur initiale. - La performance de passivation Al₂O₃/SiNₓ s'est considérablement détériorée. Ces résultats confirment que l'empilement avant SiNₓ/Al₂O₃ est considérablement plus vulnérable à l'exposition ultraviolette que la structure arrière SiOₓ/poly-Si. ## Évolution de la composition chimique Millennial Solar Profils de profondeur ToF-SIMS de l'intensité (a) de l'hydrogène et (b) de l'oxygène dans des échantillons polis à structure frontale symétrique avant et après exposition UV60. Le ToF-SIMS a montré une nette augmentation de la concentration en hydrogène après exposition aux ultraviolets, en particulier à l'intérieur de la couche de SiNₓ. L'analyse des profils de profondeur du signal XPS N 1s a révélé que la proportion de liaisons N–H à l'interface SiNₓ/Al₂O₃ diminuait de **9,64 % à 5,97 %**. Cela confirme que la rupture des liaisons N–H est une autre source importante d'hydrogène, en plus de la dissociation des liaisons Si–H. Une partie de l'hydrogène libéré a diffusé vers la surface de SiNₓ et s'est à nouveau liée au silicium. Cela explique pourquoi la proportion locale de N–H près de la surface a augmenté plutôt que de continuer à diminuer. L'évolution de l'oxygène était également critique. La concentration en oxygène à l'intérieur de la couche d'Al₂O₃ a légèrement diminué, tandis qu'elle a augmenté aux interfaces SiNₓ/Al₂O₃ et Al₂O₃/Si. Cette distribution indique que l'oxygène libéré par la rupture des liaisons Al–O a diffusé vers l'extérieur du film d'Al₂O₃. L'énergie de liaison Al–O dans un cristal idéal est d'environ **5,3 eV**. L'Al₂O₃ amorphe est différent. Les ions aluminium sous-coordonnés et les lacunes d'oxygène chargées négativement peuvent abaisser l'énergie d'activation pour rompre les liaisons Al–O adjacentes à environ **2,4 eV**. Un photon ultraviolet de 400 nm transporte environ **3,1 eV**, ce qui est déjà suffisant pour déclencher ce processus. Spectres XPS de profils de profondeur N 1s à différentes interfaces Al₂O₃/SiNₓ avant et après exposition UV60, y compris les liaisons N–Si ajustées à 397,5 eV et les liaisons N–H à 399,5 eV. Les résultats XPS O 1s ont montré une conversion de l'oxygène de réseau, identifié comme OI, vers des composants liés aux lacunes d'oxygène, identifiés comme OII. Dans les spectres Al 2p, la proportion d'Al₂O₃ est passée de **69,99 % à 60,36 %**, tandis que Al–OH a augmenté de **30,01 % à 39,64 %**. Les spectres Si 2p ont également montré une augmentation de Si²⁺ et une diminution des états d'oxydation supérieurs du silicium. Les électrons libérés lors de la formation de lacunes d'oxygène ont réduit le silicium de ses états d'oxydation supérieurs. Ces changements coordonnés dans les liaisons de l'oxygène, de l'aluminium et du silicium indiquent des dommages étendus au film d'Al₂O₃ plutôt qu'une seule réaction de rupture de liaison isolée. ## Dégradation des performances électriques Millennial Solar Courbes d'EQE et de réflectance de la cellule solaire TOPCon avant et après exposition UV60. La réflectance est restée presque inchangée après l'exposition UV60. L'EQE a montré une baisse modérée dans la région des courtes longueurs d'onde en dessous de 500 nm, ce qui correspond à une recombinaison plus forte à la surface avant. Changement de la résistivité du contact avant de la cellule solaire TOPCon pendant l'exposition UV60. La résistivité du contact avant a augmenté presque linéairement avec la dose UV, atteignant **4,1 mΩ·cm²**, environ **8,6 fois** sa valeur initiale. Le mécanisme proposé est lié à l'hydrogène mobile et à l'oxygène générés à l'intérieur des couches de passivation. Ces espèces diffusent vers l'interface de l'électrode et participent à des réactions d'oxydoréduction. Le rayonnement UV peut également convertir les molécules d'eau sur la surface de l'argent en radicaux hydroxyle. Ensemble, ces réactions favorisent la corrosion de l'électrode métallique et augmentent la résistance de contact. Dégradation des performances électriques de la cellule solaire TOPCon pendant l'exposition UV60 : (a) Voc ; (b) Jsc ; (c) FF ; et (d) rendement. Les pertes électriques finales étaient réparties sur plusieurs paramètres : - **La Voc a diminué de 3,46 %**, principalement en raison de la dégradation de la passivation de la surface avant et de l'augmentation de J₀. - **Le FF a diminué de 2,82 %**, principalement à cause de la forte augmentation de la résistivité du contact avant. - **La Jsc n'a diminué que de 0,64 %**, car la perte d'EQE était limitée principalement à la région des courtes longueurs d'onde. - **Le rendement de conversion a diminué de 6,72 %** après l'exposition UV60. La structure avant SiNₓ/Al₂O₃ de la cellule solaire TOPCon a donc une résistance aux ultraviolets beaucoup plus faible que la structure arrière. Sous exposition UV, les liaisons Si–H et N–H se rompent et libèrent de l'hydrogène mobile. Les liaisons Al–O dans l'Al₂O₃ amorphe sont également endommagées, libérant de l'oxygène et générant une forte densité de lacunes d'oxygène. En même temps, l'Al₂O₃ évolue vers Al–OH et la distribution des états d'oxydation du silicium change. Les mécanismes de dégradation liés à l'hydrogène et à l'oxygène agissent ensemble pour intensifier la recombinaison en surface. L'augmentation concomitante de la résistivité du contact avant ajoute une perte électrique distincte, conduisant à la dégradation mesurée de **6,72 % du rendement**. Ces résultats offrent une référence utile pour comprendre l'UVID TOPCon et améliorer la fiabilité à long terme des empilements de passivation côté face avant. ## Point de vue d'Ooitech Le point clé est que l'UVID TOPCon ne peut pas être traité comme un simple problème de liaison Si–H. La chimie de passivation, le contrôle des lacunes d'oxygène et la stabilité de la métallisation doivent être évalués ensemble, en particulier lors de la qualification des processus de production de modules pour une longue durée de vie en extérieur. Le suivi non destructif par IV, EQE et PL peut aider à identifier ces pertes plus tôt sans ajouter de dommages mécaniques de contact aux conceptions de cellules de plus en plus délicates. Associé : [UVID TOPCon et la séparation r-UVID / ir-UVID](https://www.ooitech.com/topcon-uvid-reversible-and-irreversible-uv-degradation.html) sépare la perte qu'un trempage lumineux restaure de la perte qui persiste. ## Lectures complémentaires et données contextuelles Documents de référence publics sur ce sujet, publiés par les organisations qui maintiennent la feuille de route technologique et les données de marché du secteur : - [Fraunhofer ISE — Rapport sur le photovoltaïque](https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/photovoltaics-report.html) - [Département de l'Énergie des États-Unis — Photovoltaïque](https://www.energy.gov/eere/solar/photovoltaics) - [VDMA — Feuille de route technologique internationale pour le photovoltaïque (ITRPV)](https://www.vdma.org/international-technology-roadmap-photovoltaic) --- ##### Mots-clés : ![](/template/ooitech/assets/img/shape/06.png) ![](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h700_fitblur_v2_w800_h700_fitblur_v2_1757399770541443.webp) ### Demander un devis Tous les téléversements sont sécurisés et confidentiels. ## Nous offrons une expertise fiable notre service Équipement directement de l'usine. ![](/template/ooitech/assets/img/icon/money-2.svg) ### Avantages rentables Nous offrons une valeur exceptionnelle, maximisant les résultats tout en optimisant les budgets pour les clients. ![](/template/ooitech/assets/img/icon/staff.svg) ### Notre équipe expérimentée Nos professionnels qualifiés se spécialisent dans les solutions innovantes et les stratégies sur mesure. ![](/template/ooitech/assets/img/icon/certified.svg) ### Plus de 15 ans d'expérience dans l'industrie Une expertise approfondie garantit des résultats fiables, adaptés aux tendances et éprouvés pour le succès. ![](https://cdn.ooitech.com/static/upload/image/20250910/1757477357667605.webp ) ![](https://cdn.ooitech.com/static/upload/image/20250910/1757477724911512.webp) ![](/template/ooitech/assets/img/shape/06.png) ## Ce que nos clients disent de nous Les témoignages des clients louent notre compréhension approfondie de leurs défis, ce qui conduit à des solutions innovantes et à un fort retour sur investissement. 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