引言

對(duì)于在涂有氧化錫的玻璃基板上制造的薄膜光伏組件中，有時(shí)會(huì)觀察到電化學(xué)腐蝕效應(yīng)。電化學(xué)腐蝕效應(yīng)可能發(fā)生在薄膜光伏(PV)模塊中，這些組件在氧化錫鍍覆玻璃上制造，在高壓和高溫下工作。目前的研究表明，這種腐蝕與玻璃中氧化錫層的分層有關(guān)，這是由于氧化錫與玻璃界面附近的鈉積累以及水分從邊緣進(jìn)入PV模塊引起的。通過(guò)改變氧化錫的生長(zhǎng)條件或通過(guò)使用氧化鋅作為透明的導(dǎo)電性氧化物電極，可以顯著降低薄膜光伏組件中的這種腐蝕。

近年來(lái)，在非晶硅(aSi)和碲化鎘(CdTe)光伏模塊中都不時(shí)觀察到電化學(xué)腐蝕效應(yīng)，尤其是在高壓下工作的模塊或陣列中。在當(dāng)前的工作中，進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)來(lái)確定在玻璃基板上制造的薄膜光伏模塊中電化學(xué)腐蝕的根本原因，所述玻璃基板具有不同類型的透明導(dǎo)電氧化物。

實(shí)驗(yàn)

本研究中的大部分實(shí)驗(yàn)都是在BPSolara-Si/a-SiGe串聯(lián)光伏模塊上進(jìn)行的，該模塊在氧化錫涂層玻璃上制造，并用另一塊帶有EVA的玻璃封裝。EVA通過(guò)180oC的真空層壓過(guò)程應(yīng)用，產(chǎn)生無(wú)泡層延伸到模塊邊緣，并進(jìn)行機(jī)械修剪。在用類似封裝工藝的氧化錫涂層玻璃上制造的BP太陽(yáng)能CdTe光伏組件上也進(jìn)行了一些測(cè)試。此此外，對(duì)樣品或試樣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，這些樣品或試樣是通過(guò)從非晶硅/非晶硅鍺串聯(lián)板切割出1530厘米的截面，然后以與光伏模塊相同的方式封裝試樣而制成的。

通過(guò)在85℃和85%相對(duì)濕度下施加70V的正向偏壓125小時(shí)，對(duì)全尺寸光伏組件(08m2)進(jìn)行加速腐蝕試驗(yàn)。通過(guò)向浸在熱鹽水浴中的氧化錫施加100伏的偏壓，還對(duì)試樣進(jìn)行了加速腐蝕試驗(yàn)。光伏模塊的外部邊界區(qū)域和試樣的底部區(qū)域與寬隔離帶(WIS)或區(qū)域(8毫米寬)相同，該區(qū)域是通過(guò)用砂輪去除所有器件層(包括氧化錫)而形成的。還通過(guò)噴砂從沿試樣每側(cè)的條帶(25毫米寬)上去除器件層，并將薄金屬箔電極連接到串聯(lián)器件結(jié)構(gòu)的背面鋁觸點(diǎn)上(圖1)。將試樣用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物封裝在另一塊玻璃上，并將含有干燥劑的密封劑涂在試樣的兩個(gè)外邊緣上。

將試樣部分浸入高溫(通常為85℃)的熱鹽水浴中，并將100伏電壓施加到試樣頂部的箔電極上。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

在偏壓的熱鹽水浴中，氧化錫和氧化鋅薄膜的電阻率隨著處理時(shí)間的增加而增加，這表明一些鈉擴(kuò)散到三氯乙烯中并改變了光電性能。然而，在“硬”氧化錫膜的情況下，一些鈉似乎堆積在氧化錫和玻璃之間的界面附近，導(dǎo)致水泡，進(jìn)而減少平均傳輸。當(dāng)水分滲透到界面區(qū)域時(shí)，或者當(dāng)試樣通過(guò)加熱到高溫(300℃)而故意分層時(shí)，這些富含鈉的深色區(qū)域被漂白。鈉可能堆積在玻璃公司沉積的薄緩沖層(通常是氧化硅合金)上，以確保涂有氧化錫的玻璃具有均勻的反射外觀。

在氧化鋅膜的情況下，沒(méi)有變暗效應(yīng)，這表明鈉可能更容易移動(dòng)到這些膜中(在沉積氧化鋅膜之前，玻璃基底上沒(méi)有沉積緩沖層)。平均透射率的增加可能與隨著鈉含量的增加氧化鋅帶隙的增加有關(guān)。一些鈉可能在氧化鋅和玻璃之間的界面附近積聚，因?yàn)檠趸\對(duì)玻璃的粘附力降低，并且在長(zhǎng)時(shí)間暴露于偏置的熱鹽水浴后一些起泡是明顯的。在空氣中的偏壓實(shí)驗(yàn)中確實(shí)觀察到玻璃上濺射的氧化鋅薄膜變暗，并將這種變暗歸因于鈉的積累。這一觀察結(jié)果與這樣一個(gè)事實(shí)相一致，即在高溫下進(jìn)行偏壓處理，然后冷卻至室溫后，它們的氧化鋅薄膜確實(shí)顯示出大面積開裂。

結(jié)論

總之，我們已經(jīng)表明，在涂有透明導(dǎo)電氧化物的玻璃基板上制造的薄膜光伏模塊容易受到不同程度的電化學(xué)腐蝕。當(dāng)在潮濕的氣候中經(jīng)受高溫下的高電壓時(shí)，光伏模塊會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)出性能退化。目前的研究表明，由于界面附近鈉的積聚和水分從邊緣進(jìn)入光伏組件，氧化錫觸點(diǎn)可能會(huì)從玻璃上剝離。

目前的工作表明，通過(guò)抑制濕氣進(jìn)入、限制模塊或陣列電壓、使用低堿或高電阻率玻璃、增加透明導(dǎo)電氧化物對(duì)玻璃表面的粘附力以及使用氧化鋅而不是氧化錫作為透明導(dǎo)電觸點(diǎn)，可以將薄膜光伏模塊中的腐蝕效應(yīng)降至最低。

審核編輯：符乾江