# Элементы TOPCon в условиях влажного тепла: почему > Подробный анализ того, почему стек задней пассивации солнечных элементов TOPCon деградирует быстрее в условиях влажного тепла и загрязнения солями натрия ![Элементы TOPCon в условиях влажного тепла: почему](https://cdn.ooitech.com/static/upload/image/20260717/f468075ae4a8855289bdec6f476ac39b.webp) - ** 2026-07-17 - ** 291 просмотр - ** [Блог](/Blog.html) ## Элементы TOPCon в условиях влажного тепла: почему **Краткий ответ:** TOPCon занял большую часть рынка высокоэффективного кристаллического кремния, и открытый вопрос теперь не в эффективности, а в том, как элемент ведёт себя после нескольких лет эксплуатации в условиях влажного тепла. Стандартный ускоренный тест проводится при 85 °C и 85% относительной влажности — DH85 — который предназначен для того, чтобы влага проникала в инкапсулянт и стек элементов быстрее, чем в полевых условиях. Слоистая структура здесь имеет значение: туннельный оксид толщиной около 10 нм под легированным слоем поликремния достаточно тонок, чтобы химия границы раздела, а не объёмный материал, определяла надёжность. Температуры ламинации около 150 °C и собственная влагопроницаемость инкапсулянта вносят вклад в один и тот же путь отказа. Характеризационные инструменты класса QL200 используются для отслеживания того, что воздействие влажного тепла делает с пассивацией, а не только того, упала ли мощность. Производство PV-модулей · от Джерри, Ooitech ## Введение [TOPCon](https://www.ooitech.com/what-is-topcon-solar-cell-a-complete-guide-to-tunnel-oxide-passivated-contact-technology.html) занял большую часть рынка высокоэффективных c-Si, но долгосрочная надёжность в полевых условиях всё ещё остаётся труднодостижимой целью. Одно слабое место постоянно проявляется в исследованиях влажного тепла: задний пассивирующий стек. Недавнее исследование (Tong et al., Sol. Energy Mater. Sol. Cells, DOI: 10.1016/j.solmat.2024.113188) точно установило, что на самом деле идёт не так, когда соли натрия попадают на поверхность ячейки и находятся при 85°C/85% RH. Кратко — задний слой SiNₓ является уязвимым местом, и тонкая плёнка ALD AlOₓ исправляет большую часть проблемы. ### Ключевые выводы сразу - Тыльный слой SiNₓ является слабым местом при влажном тепле. Ацетат натрия (CH₃COONa) снизил тыльное напряжение холостого хода (Voc) на 5,8% и увеличил последовательное сопротивление (Rₛ) на 450%. - Натриевые соли ускоряют поверхностное окисление и потерю азота. XPS показал, что соотношение Si/N на тыльной стороне выросло с 1,3 до 23, а O/N — с 1,6 до 53. - Барьер из Al₂O₃ толщиной 10 нм, нанесенный методом ALD, дал большое преимущество — потеря эффективности преобразования (PCE) при загрязнении CH₃COONa снизилась с 16% до всего 0,4%. - Фронтальная пассивация гораздо прочнее. Многослойная структура AlOₓ/SiOᵧNᵣ блокирует диффузию натрия, поэтому загрязнение там привело к потере PCE всего на 0,87%. - Два загрязнителя действуют по-разному: ацетат натрия атакует металлический контакт, а хлорид натрия (NaCl) в основном окисляет пассивирующий слой. ## Предыстория Основной вопрос прост в формулировке, но сложнее в ответе: почему TOPCon-элементы теряют производительность при влажном тепле в присутствии натриевых солей, и почему тыльная пассивация страдает сильнее (Kyranaki et al., 2022)? ### Где пробелы Большинство предыдущих работ было сосредоточено на коррозии металлических контактов (Iqbal et al., 2023), но никто систематически не изучал химическое разрушение самого пассивирующего слоя. Фронтальный и тыльный стеки построены по-разному — фронтальный состоит из AlOₓ/SiNₓ/SiOᵧNᵣ, тыльный — из SiNₓ поверх легированного поли-Si — и их коррозионная стойкость никогда не сравнивалась напрямую (Feldmann et al., 2014). Кроме того, считалось, что два распространенных загрязнителя (CH₃COONa и NaCl) ведут себя одинаково, но это не так (Li et al., 2021). Это важно для реальных денег. Фотоэлектрические станции продаются с обещанием 25-летнего срока службы (Peters et al., 2021), и отказ задней стороны, проявляющийся при повышенной влажности, — именно то, что подрывает это обещание. ## Подход Рабочий процесс был приближен к реальному производственному циклу: промышленные TOPCon-элементы → локальное напыление раствора натриевой соли на фронтальную или тыльную поверхность → ускоренное воздействие влажного тепла (85°C/85% отн. влажности) → электрическая и химическая характеризация → тестирование барьера из AlOₓ, нанесённого методом ALD → выяснение механизма защиты. ### Что здесь нового С теоретической стороны, это первое исследование, указывающее на потерю азота в тыльном слое SiNₓ как основную причину падения Voc. С практической стороны, слой AlOₓ толщиной 10 нм наносится на стандартном промышленном ALD-оборудовании и стоит лишь около 0,01% абсолютной эффективности. А с методологической точки зрения, команда разработала испытание на уровне ячейки, где 20 часов соответствуют нескольким годам outdoor-старения (Sen et al., 2023). Логическая цепочка легко прослеживается: загрязнение тыльной стороны вызывает резкое падение Voc, что прямо указывает на отказ пассивации. Затем XPS подтверждает реакцию окисления SiNₓ и открываемый ею путь диффузии натрия. Добавьте слой AlOₓ, блокирующий натрий, и PL-визуализация подтверждает подавление дефектов. ## Методы ### Подготовка образцов | Позиция | Детали | | --- | --- | | Структура ячейки | n-тип TOPCon. Фронт: эмиттер с борной диффузией + AlOₓ/SiNₓ/SiOᵧNᵣ, ARC. Тыл: SiO₂/фосфор-легированный поли-Si + SiNₓ, ARC | | Загрязнитель | 0,155 моль/л раствор CH₃COONa или NaCl, 0,3 г на образец, локальное напыление | | ALD-барьер | 10 нм AlOₓ, осаждение при 150°C (Leadmicro QL200) | | Влажное тепло | 85°C/85% отн. влажности, 20 часов (климатическая камера ASLi) | ### Как это измерялось - Параметры I-V (Pmax, Voc, FF, Jsc) через систему LOANA (pv-tools). - Качество пассивации через эффективное время жизни неосновных носителей (τ_eff). - Химия поверхности через XPS и SEM-EDS. ## Результаты и обсуждение ### Электрическая деградация Тыльная сторона явно является чувствительной. CH₃COONa на тыльной стороне снизил Voc на 5,8%, увеличил Rₛ на 450% (Таблица 1) и сократил интенсивность PL на 37,3% (Рис. 3a). Та же обработка на фронтальной стороне стоила только 0,87% PCE. Та же соль, но совершенно разный результат в зависимости от того, на какую сторону она попадает. ### Химическое разложение пассивации XPS на тыльной поверхности показал резкий рост доли связи Si-O (Рис. 5b), при этом атомное отношение O/N выросло с 1,6 в контрольной группе до 53 в группе с CH₃COONa. Механизм — потеря азота: влажное тепло гидролизует SiNₓ и разрушает пассивацию поверхности. ### Что делает барьер AlOₓ С барьером из AlOₓ толщиной 10 нм, нанесенным методом ALD, потеря PCE при загрязнении тыльной стороны CH₃COONa снизилась с 16% до 0,4%, а Voc остался стабильным (Рис. 6a). SEM-EDS показал снижение содержания натрия на 86% в образцах с AlOₓ (Рис. 6c), а PL не выявил активации дефектов (Рис. 6b). Барьер делает именно то, что нужно — не пропускает натрий. ## Заключение ### Основные выводы Тыльный слой SiNₓ гидролизуется и окисляется под воздействием влажного тепла и натриевой соли, что приводит к снижению Voc и увеличению Rₛ (подтверждено XPS/EDS, Рис. 4-5). Слой AlOₓ толщиной 10 нм блокирует диффузию натрия и удерживает потерю PCE при DH85 ниже 1% (Рис. 6a). А фронтальный многослойный барьер AlOₓ/SiOᵧNᵣ по своей природе устойчив к коррозии, поэтому загрязнение там почти не влияет на характеристики. ### Почему это полезно Барьер AlOₓ можно напрямую внедрить в массовое производство TOPCon на таких установках, как Leadmicro QL200. В более долгосрочной перспективе сочетание AlOₓ с SiNₓ в герметизации двухстекольных модулей может продлить срок службы электростанций во влажных регионах. ## Немного предыстории - Структура TOPCon: туннельный оксид (SiO₂) плюс легированный поликремниевый пассивирующий контакт, который снижает рекомбинацию на металле (Feldmann et al., 2014). - ALD: послойный рост нанопленки, обеспечивающий равномерное покрытие AlOₓ нанометровой толщины. - Тестирование DH: ускоренное старение при 85°C/85% относительной влажности для имитации деградации модулей во влажном климате. - Пассивация SiNₓ: гидрированный нитрид кремния, хорош для антиотражения и пассивации поверхности, но содержит оборванные связи и легко гидролизуется. ## Ссылки - Tong H. и др., Mitigating contaminant-induced degradation in TOPCon solar cells via ALD AlOₓ barrier, DOI: 10.1016/j.solmat.2024.113188 - Feldmann F. и др., Passivated rear contacts for high-efficiency n-type Si solar cells, Solar Energy Materials and Solar Cells 120 (2014) 270–274. - Li X. и др., Ускоренные испытания TOPCon-ячеек на воздействие влажного тепла с использованием NaCl, Solar Energy Materials and Solar Cells 262 (2023) 112554. - Peters I.M. и др., Ценность стабильности в фотовольтаике, Joule 5 (2021) 3137–3153. ## Мнение Ooitech Что здесь бросается в глаза, так это то, насколько большая часть истории надежности связана с задним пассивирующим стеком, а не с заголовком конструкции ячейки. На реальной линии дополнительный шаг ALD AlOₓ толщиной 10 нм — это дешевая страховка для проектов во влажном климате, и он легко вписывается в стандартное производство модулей без особых хлопот. Мы строим комплексные линии по производству модулей под ключ, поэтому внимательно следим за подобными результатами — небольшие корректировки процесса на ранних этапах часто определяют, выдержит ли завод 25 лет. Если хотите узнать больше о производстве, канал Ooitech на YouTube ([www.youtube.com/ooitech](http://www.youtube.com/ooitech)) стоит подписаться. --- ##### Теги: ![](/template/ooitech/assets/img/shape/06.png) ![](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h700_fitblur_v2_w800_h700_fitblur_v2_1757399770541443.webp) ### Запросить предложение Все загрузки безопасны и конфиденциальны. ## Мы предоставляем экспертизу, которой можно доверять наш сервис Оборудование напрямую с завода. ![](/template/ooitech/assets/img/icon/money-2.svg) ### Экономически эффективные преимущества Мы предоставляем исключительную ценность, максимизируя результаты и оптимизируя бюджеты для клиентов. ![](/template/ooitech/assets/img/icon/staff.svg) ### Наша опытная команда Наши квалифицированные специалисты специализируются на инновационных решениях и индивидуальных стратегиях. ![](/template/ooitech/assets/img/icon/certified.svg) ### Более 15 лет опыта в отрасли Глубокий опыт гарантирует надежные, актуальные и проверенные результаты для успеха. ![](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) ## Что наши клиенты говорят о нас Отзывы клиентов хвалят наше глубокое понимание их задач, что приводит к инновационным решениям и высокой рентабельности инвестиций. Долгосрочное сотрудничество — некоторые более десяти лет — демонстрирует их доверие и удовлетворенность. Их истории успеха побуждают нас постоянно превосходить ожидания. [Узнать больше **](#quote-form) ![](/template/ooitech/assets/img/icon/quote.svg) Человек с большой душой. Большое спасибо за ваш визит, господин Ву. Большое спасибо за услуги по установке оборудования и обучению моих студентов. Самый добрый человек и профессионал в своей области ![](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h600_fitblur_v2_2026041716444445.webp) ### Джизакский политехнический институт ![](/template/ooitech/assets/img/icon/quote.svg) Спасибо Ooitech за предоставление высокоподходящего экспериментального оборудования для BC солнечных элементов. ![](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h600_fitblur_v2_1776426122864564.webp) ### KTECH ![](/template/ooitech/assets/img/icon/quote.svg) Ещё раз большое спасибо за огромную помощь в улучшении и исправлении фабрики, а также за обучение рабочих использованию машин ![](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h600_fitblur_v2_1757479675272137.webp) ### Марк BIPV Филиппины ![](/template/ooitech/assets/img/icon/quote.svg) благодарим за профессиональную поддержку ooitech и своевременное послепродажное обслуживание. ![](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h600_fitblur_v2_1784509010217979.webp) ### Диарра из Африки ![](/template/ooitech/assets/img/icon/quote.svg) Спасибо Ooitech за предоставление полностью автоматизированного производственного оборудования — ваша установка и послепродажное обслуживание были отличными. ![](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h600_fitblur_v2_2026041720921238.webp) ### Амджад ## Наша новейшая продукция ![Алюминиевая рамка для солнечной панели — анодированная, G1/M6/M10/M12](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h600_fitblur_v2_2026032713454036.jpg.webp) - [** Rachael](/Solar-Panel-Aluminum-Frame-Manufacturing-Equipment-Professional-PV-Module-Frame-Production-Solutions.html) - [** 36464](/Solar-Panel-Aluminum-Frame-Manufacturing-Equipment-Professional-PV-Module-Frame-Production-Solutions.html) ### Алюминиевая рамка для солнечной панели — анодированная, G1/M6/M10/M12 Алюминиевая рамка для солнечной панели, анодированная и нарезанная под типоразмеры модулей G1/M6/M10/M12, с полным циклом экструзии, резки и поставки угловых ключей с одной линии. ![AM050FH MBB Tabber Stringer: 6800 полос/ч, ±0.05 мм](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h600_fitblur_v2_1774262936967131.webp) - [** ooitech](/am050fh-mbb-pv-cell-soldering-stringer-fully-automatic-solar-cell-tabber-stringer-machine-ooitech.html) - [** 56918](/am050fh-mbb-pv-cell-soldering-stringer-fully-automatic-solar-cell-tabber-stringer-machine-ooitech.html) ### AM050FH MBB Tabber Stringer: 6800 полос/ч, ±0.05 мм Автоматический таббер-стрингер для солнечных элементов: AM050FH паяет многобусбарные элементы с лазерной резкой пополам и на 1/3 на одной платформе, для линий MBB и half-cut. ![Соединительная шина – ток солнечных элементов в стринге](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h600_fitblur_v2_2026032713037538.jpg.webp) - [** Rachael](/Interconnection-Busbar-for-Solar-Module-Assembly-High-Performance-Current-Collection-Solution.html) - [** 96889](/Interconnection-Busbar-for-Solar-Module-Assembly-High-Performance-Current-Collection-Solution.html) ### Соединительная шина – ток солнечных элементов в стринге Премиальные решения соединительных шин для сборки солнечных модулей, отличающиеся конструкцией из высокочистой луженой меди ![Оборудование для испытаний на соответствие IEC: 0,1-10 кВ, 2600 мм](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h600_fitblur_v2_2026032716200590.webp) - [** Rachael](/solar-panel-testing-equipment-for-iec-certification-complete-pv-module-test-solutions-by-ooitech.html) - [** 92494](/solar-panel-testing-equipment-for-iec-certification-complete-pv-module-test-solutions-by-ooitech.html) ### Оборудование для испытаний на соответствие IEC: 0,1-10 кВ, 2600 мм Ooitech предлагает полный ассортимент оборудования для тестирования солнечных панелей для сертификации IEC61215 и IEC61730, включая станции визуального контроля ![Машина для укладки и коммутации солнечных панелей: модули от 10 Вт до 600 Вт, TOPCon BC PERC HJT](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h600_fitblur_v2_1790216004194913.webp) - [** ooitech](/solar-panel-layup-and-bussing-machine.html) - [** 191](/solar-panel-layup-and-bussing-machine.html) ### Машина для укладки и коммутации солнечных панелей: модули от 10 Вт до 600 Вт, TOPCon BC PERC HJT Машина для укладки и коммутации солнечных панелей, объединяющая укладку струн и пайку шинных лент в одной станции, для модулей от 10 Вт до 600 Вт и ячеек TOPCon, BC, PERC и HJT, работающая в линии со стрингером или автономно. ![Установка для укладки и шинопроводки SAW-100A Layup & Bussing Machine: ≤0,3% боя](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h600_fitblur_v2_1774349342486074.webp) - [** Rachael](/automatic-layup-and-bussing-integrated-machine-saw-100a-solar-panel-production-equipment-ooitech.html) - [** 19632](/automatic-layup-and-bussing-integrated-machine-saw-100a-solar-panel-production-equipment-ooitech.html) ### Установка для укладки и шинопроводки SAW-100A Layup & Bussing Machine: ≤0,3% боя Автоматическая интегрированная машина для укладки и шинопроводов Ooitech SAW-100A обеспечивает высокоэффективную укладку струн ячеек и сварку концевых шин с высокой