协鑫集成一项研究成果入选《EES Solar》前10%热点论文

10月27日，芜湖协鑫集成新能源科技有限公司晶硅研究院电池研究分院研发一部院长刘宗涛博士作为第一作者，在英国皇家化学会（Royal Society of Chemistry，RSC）旗下国际学术期刊《EES Solar》发表高效晶硅太阳电池可靠性研究成果。

该研究创新性地提出了覆盖紫外诱导衰减、首次暗态衰减、光照恢复、二次暗态衰减及热恢复五个阶段的统一器件物理框架，为理解TOPCon太阳电池复杂的紫外诱导衰减（Ultraviolet-Induced Degradation，UVID）与恢复行为提供了新的研究思路。

值得关注的是，该论文近日被《EES Solar》编辑部遴选为期刊前10%热点论文（HOT Article），获得编辑部对其科学意义和潜在影响力的认可，并将得到英国皇家化学会的进一步宣传推广。

论文题为《Understanding UVID in AlOx-Passivated TOPCon Solar Cells: A Hydrogen-Mediated Device Physics Framework Unifying Multistage Degradation and Recovery》。

01

构建统一框架

破解UVID多阶段演化难题

UVID是近年来高效TOPCon太阳电池面临的重要可靠性问题之一。

已有研究发现，TOPCon电池在紫外辐照后不仅可能发生初始性能衰减，还会表现出暗态进一步衰减、光照恢复、再次暗态衰减及热恢复等复杂的历史依赖行为。

不同研究中报道的UVID衰减幅度及恢复程度存在显著差异，部分电池表现出较小的性能损失，部分电池则出现较为严重的衰减；部分电池在光照后能够明显恢复，而另一些电池的恢复程度有限。

这些差异使UVID失效机理的理解与可靠性评估更加复杂。

然而，已有理论解释大多针对其中一个或部分阶段，尚缺乏能够将这些相互关联的现象纳入同一物理框架的系统性研究。

针对这一复杂问题，刘宗涛博士主导构建了以氢介导界面演化为核心的统一器件物理框架，将此前相对独立的五个衰减与恢复阶段联系起来，为理解UVID的完整演化过程及不同实验结果之间的差异提供了新的理论视角。

02

揭示界面演化

与电池性能之间的内在联系

该研究聚焦TOPCon电池前表面p⁺-Si/SiOx/AlOx超薄钝化界面，基于已有实验和理论研究证据，构建了氢相关界面演化与界面缺陷态密度（Dit）、有效负固定电荷密度（−Qfeff）之间的物理联系。

其中，Dit和−Qfeff分别与界面化学钝化及场效应钝化密切相关，是决定电池表面复合损失和器件性能的重要参数。

在此基础上，研究进一步通过器件物理模拟，将界面钝化参数的变化转化为相应的开路电压、短路电流、填充因子及转换效率变化，并与已有实验结果进行一致性比较。

这一研究的重要贡献在于，为此前不同研究中报道的UVID衰减幅度差异、恢复程度不同以及后续再次衰减等复杂现象，提供了统一的器件物理解释。

研究表明，即使初始性能相近，太阳电池也可能因内部界面状态及演化历史不同，在紫外辐照和后续处理过程中表现出显著不同的衰减与恢复路径。

与此同时，该研究创新性地在统一的Dit–−Qfeff–Voc参数空间中，对UVID多阶段衰减与恢复轨迹进行了直观的可视化展示，将界面氢相关演化、钝化特性变化及器件电学响应有机联系起来。

这一成果为理解UVID的历史依赖特性，以及不同研究中复杂且具有差异性的衰减与恢复现象提供了新的分析方法。

该工作的核心创新并非针对某一单独的衰减或恢复现象提出解释，而是将此前相对分散的多阶段UVID行为、界面氢相关机制及器件电学响应整合到同一套具有物理依据、可供进一步检验的统一框架中。

03

为下一代高效晶硅电池

可靠性研究提供新方向

随着光伏产业从单纯追求初始转换效率，逐步向效率、可靠性和全生命周期发电性能协同提升发展，深入认识器件内部复杂的失效机制具有重要意义。

此次研究成果为TOPCon电池UVID敏感性分析、界面钝化结构优化及可靠性测试评价提供了新的理论参考，也为具有类似钝化结构的其他高效晶硅太阳电池技术提供了借鉴。

刘宗涛博士长期从事高效晶硅太阳电池器件物理、界面钝化及可靠性研究，具有高校、国际科研机构与光伏产业合作研究经历。

此次论文是其长期科研积累形成的重要成果，体现了其在复杂失效机制分析、器件物理建模及太阳电池可靠性研究领域的专业能力。

未来，芜湖协鑫集成将继续推进高层次科研人才队伍建设，强化基础研究与产业应用的协同，围绕高效晶硅太阳电池、太空光伏、钙钛矿/晶硅叠层电池等前沿技术，以及复杂环境下的长期运行可靠性开展持续创新，为高性能、高可靠性光伏产品的研发提供技术支撑。

作者单位：芜湖协鑫集成新能源科技有限公司