Abstract In this paper, we study a light-induced degradation (LID) mechanism observed in commercial n-type silicon heterojunction (SHJ) solar cells at elevated temperatures using dark- and illuminated annealing for a broad range of illumination intensities (1–40 kWm−2) at temperatures from 25 to 180 °C. Three key results are identified. Firstly, an increase in solar conversion efficiency (η) of up to 0.3% absolute is observed after 3 min of dark annealing at 160 °C, attributed to improved surface passivation and a reduction in series resistance. Secondly, a temperature-dependent light-induced degradation behaviour is observed at temperatures as low as 85 °C under 1-sun equivalent illumination, with increasing degradation extent and rate for increasing temperatures. At 160 °C, an average η loss of 0.5 ± 0.3% absolute is observed after only 5 min and exceeding 0.8% in some cells. Thirdly, a subsequent light intensity-dependent recovery occurs with continued illumination exposure. Under 1-sun illumination at 160 °C, a reduction in net η loss up to 0.05 ± 0.1% absolute is observed after 2 h. Increasing the illumination intensity to 40 kWm−2 accelerates the recovery and can result in a net η improvement of 0.2% absolute at 150 °C within 100 s. The results suggest that attempts to improve the efficiency of SHJ solar cells using illuminated annealing could be detrimental to cell performance if not carefully optimised. Further investigation is required to identify the exact nature of the underlying defect mechanism(s) and develop appropriate mitigation strategies on commercially suitable timescales.

中文翻译：

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N型硅异质结太阳能电池在高温光照退火过程中光致退化的研究

摘要 在本文中，我们研究了在商用 n 型硅异质结 (SHJ) 太阳能电池中观察到的光诱导退化 (LID) 机制，在高温下使用暗退火和光照退火在宽范围的光照强度 (1–40 kWm −2) 在 25 至 180 °C 的温度下。确定了三个关键结果。首先，在 160°C 下暗退火 3 分钟后，观察到太阳能转换效率 (η) 的绝对值增加了 0.3%，这归因于表面钝化的改善和串联电阻的降低。其次，在 1-sun 等效光照下，在低至 85°C 的温度下观察到温度相关的光诱导降解行为，随着温度升高，降解程度和速率增加。在 160 °C 时，平均 η 损失为 0.5 ± 0。仅在 5 分钟后观察到 3% 绝对值，并且在某些细胞中超过 0.8%。第三，随着持续的光照曝光，随后的光强度依赖恢复发生。在 160 °C 的 1-sun 光照下，2 小时后观察到净 η 损失减少至 0.05 ± 0.1% 绝对值。将光照强度增加到 40 kWm-2 会加速恢复，并且可以在 100 s 内在 150 °C 下使 η 绝对值提高 0.2%。结果表明，如果不仔细优化，尝试使用光照退火来提高 SHJ 太阳能电池的效率可能会损害电池性能。需要进一步调查以确定潜在缺陷机制的确切性质，并在商业上合适的时间尺度上制定适当的缓解策略。随着持续的光照曝光，随后的光强度依赖恢复发生。在 160 °C 的 1-sun 光照下，2 小时后观察到净 η 损失减少至 0.05 ± 0.1% 绝对值。将光照强度增加到 40 kWm-2 会加速恢复，并且可以在 100 s 内在 150 °C 下使 η 绝对值提高 0.2%。结果表明，如果不仔细优化，尝试使用光照退火来提高 SHJ 太阳能电池的效率可能会损害电池性能。需要进一步调查以确定潜在缺陷机制的确切性质，并在商业上合适的时间尺度上制定适当的缓解策略。随着持续的光照曝光，随后的光强度依赖恢复发生。在 160 °C 的 1-sun 光照下，2 小时后观察到净 η 损失减少至 0.05 ± 0.1% 绝对值。将光照强度增加到 40 kWm-2 会加速恢复，并且可以在 100 s 内在 150 °C 下使 η 绝对值提高 0.2%。结果表明，如果不仔细优化，尝试使用光照退火来提高 SHJ 太阳能电池的效率可能会损害电池性能。需要进一步调查以确定潜在缺陷机制的确切性质，并在商业上合适的时间尺度上制定适当的缓解策略。2 小时后观察到净 η 损失减少至 0.05 ± 0.1% 绝对值。将光照强度增加到 40 kWm-2 会加速恢复，并且可以在 100 s 内在 150 °C 下使 η 绝对值提高 0.2%。结果表明，如果不仔细优化，尝试使用光照退火来提高 SHJ 太阳能电池的效率可能会损害电池性能。需要进一步调查以确定潜在缺陷机制的确切性质，并在商业上合适的时间尺度上制定适当的缓解策略。2 小时后观察到净 η 损失减少至 0.05 ± 0.1% 绝对值。将光照强度增加到 40 kWm-2 会加速恢复，并且可以在 100 s 内在 150 °C 下使 η 绝对值提高 0.2%。结果表明，如果不仔细优化，尝试使用光照退火来提高 SHJ 太阳能电池的效率可能会损害电池性能。需要进一步调查以确定潜在缺陷机制的确切性质，并在商业上合适的时间尺度上制定适当的缓解策略。结果表明，如果不仔细优化，尝试使用光照退火来提高 SHJ 太阳能电池的效率可能会损害电池性能。需要进一步调查以确定潜在缺陷机制的确切性质，并在商业上合适的时间尺度上制定适当的缓解策略。结果表明，如果不仔细优化，尝试使用光照退火来提高 SHJ 太阳能电池的效率可能会损害电池性能。需要进一步调查以确定潜在缺陷机制的确切性质，并在商业上合适的时间尺度上制定适当的缓解策略。