Neue Studie bestätigt Empfindlichkeit von HJT-Solarzellen gegenüber Lötflussmitteln

Eine Gruppe von Forschern des Korea Electronics Technology Institute (KETI) hat untersucht, wie handelsübliche Lötflussmittel Indiumzinnoxid (ITO)-Elektroden in HJT-Solarzellen korrodieren können, und dabei festgestellt, dass ein erhebliches Risiko einer vorzeitigen Leistungsminderung während des Verbindungsprozesses der Zellen besteht.

Lötflussmittel werden verwendet, um das Oxid während des Modulmontageprozesses von den Anschlussbändern oder Busbändern zu entfernen.

Die Wissenschaftler analysierten insbesondere vier handelsübliche Flussmittel – 920, 952, 56 und 180 – unter rauen Bedingungen, darunter hohe Luftfeuchtigkeit und Temperatur. „Die Flussmittel wurden vorgetrocknet, wodurch eine hochkonzentrierte, dickflüssige Konsistenz entstand“, erklärten sie. „Das Lötflussmittel wurde während des Tabbing-Prozesses absichtlich auf die vorderen und hinteren ITO-Schichten getropft.“

Die Flussmittelrückstände wurden nach einer 45-stündigen Feuchtwärmezerlegung (DH) durch Ultraschallbehandlung entfernt. Eine Reihe von Elektrolumineszenzbildern (EL) zeigte jedoch, dass die Rückstände nicht vollständig entfernt wurden, was zur Bildung dunkler Flecken auf den Zellen führte.

Durch weitere Experimente fand das Forschungsteam heraus, dass das Aufbringen von Lötflussmittel auf die ITO-Schicht von HJT-Zellen zu einem „starken“ Verlust der elektrischen Leitfähigkeit führt.

„Dieses Korrosionsverhalten ist auf der hinteren ITO-Schicht aufgrund ihrer deutlichen strukturellen Unterschiede zur vorderen ITO-Schicht besonders ausgeprägt, insbesondere aufgrund eines höheren Zinnanteils (Sn), der zu einer Phasentrennung von Zinnoxid (SnO₂) führt, was durch Röntgenbeugungsanalyse (XRD) bestätigt wurde“, erklärte das Team. „Röntgen-Photoemissionsspektroskopie (XPS) Messungen zeigen auch eine relativ hohe Konzentration von Sauerstofffehlstellen in der rückseitigen ITO-Schicht.”

Die Wissenschaftler fanden außerdem heraus, dass Flussmittel 920 aufgrund seiner höchsten Säure die höchste Degradationsrate für beide Seiten der ITO-Schichten aufwies, während die Flussmittel 180, 952 und 56, die eine ähnliche Säure aufweisen, eine geringere Degradationsrate zeigten.

„Insgesamt zeigen diese Ergebnisse, dass Verunreinigungen durch geringe Mengen an Flussmittelrückständen während der Herstellung von PV-Modulen zu einer erheblichen langfristigen Leistungsminderung führen können“, schlussfolgerten die Wissenschaftler und wiesen darauf hin, dass ihre Arbeit eine Methode zur Flussmittelapplikation und zum Trocknungsprozess vorstellt, mit der solche Degradationsprobleme gelöst werden können.

„Die Proben, bei denen das Flussmittel vor dem Verbinden getrocknet und ausgeblasen wurde, weisen nahezu keine Verschlechterung auf, was darauf hindeutet, dass der Trocknungs- und Ausblasprozess das Überlaufen des Lötflussmittels auf die ITO-Schicht reduziert und somit den Anstieg des Serienwiderstands mindert“, fügten sie hinzu.