Фотоволтаичните (PV) клетки обикновено са изработени от полупроводникови материали като силиций и имат както положителни, така и отрицателни електроди. Когато са изложени на слънчева светлина, възниква фотоволтаичен ефект, който незабавно преобразува светлинната енергия в електрическа енергия под формата на постоянен ток (DC). Това електричество може да се съхранява в батерии или да се преобразува в променлив ток (AC) чрез инвертор, за да се задоволят разнообразни енергийни нужди. PV клетките често се свързват последователно или паралелно, за да образуват модули, които след това се сглобяват в масиви за по-големи енергийни изходи.
1. Алуминиеви клетки с поле на задна повърхност (BSF)
Структура и принцип
BSF клетките са често срещан тип слънчеви клетки, които използват алуминиево покритие като заден електрод. Това образува задно електрическо поле, което помага за задвижването на електрони към задния електрод, повишавайки ефективността на преобразуване на енергия. Производственият процес включва легиране на силициевата повърхност с фосфор, за да се създаде N-тип област, нанасяне на филм или покритие, за да се образува P-тип област отпред, и образуване на pn преход. Накрая се добавят метални решетки за събиране на ток.
История на развитието
Предложени за първи път през 1973 г., BSF клетките са най-ранната комерсиализирана кристална силициева клетъчна структура. До 2016 г. те представляват над 90% от пазарния дял.
Предимства
BSF клетките се отличават със своята простота, рентабилност и зряла технология.
2. PERC клетки
Произход на именуването
PERC означава пасивиран емитер и задна клетка.
Процес и производителност
Надграждайки традиционните BSF клетки, PERC технологията добавя две ключови стъпки: пасивация на задната повърхност и лазерно отваряне, което значително повишава ефективността. Производственият процес включва почистване и текстуриране на пластините, дифузия за създаване на pn преходи, лазерно легиране за селективни емитери, задна пасивация, лазерно пробиване, ситопечат, синтероване и тестване.
Предимства
PERC клетките се отличават с опростена структура, кратък производствен процес и висока зрялост на оборудването.
3. Хетеросъединителни (HJT) клетки
Структура
HJT клетките са хибридни слънчеви клетки, комбиниращи кристални силициеви субстрати и аморфни силициеви филми. Те включват вътрешни аморфни силициеви слоеве на хетеропреходния интерфейс, за да пасивират предната и задната повърхност. Симетричната структура включва N-тип кристален силициев субстрат, Pi аморфен силициев слой от страната, обърната към светлината, iN аморфен силициев слой от задната страна и прозрачни електроди и шини от двете страни. Това са двустранни клетки.
Предимства
HJT клетките се отличават с висока ефективност, ниска деградация, нисък температурен коефициент, висока бифациалност, опростени процеси и пригодност за по-тънки пластини.
4. TOPCon клетки
Технически принцип
Клетките TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) са базирани на принципа на селективния носител. Те се отличават с ултратънък слой силициев оксид и легиран силициев слой отзад, образувайки пасивирана контактна структура. Това намалява рекомбинацията на повърхностния и металния контакт, създавайки значителен потенциал за подобряване на ефективността в N-PERT клетките.
Характеристики на процеса
Клетките TOPCon използват силициеви субстрати от N-тип и изискват минимални промени в съществуващите производствени линии от P-тип, като например добавяне на оборудване за дифузия на бор и отлагане на тънки слоеве. Те елиминират необходимостта от задни отвори и подравняване, опростявайки производството и подобрявайки съвместимостта с процесите на клетките PERC и N-PERT.
Предимства
Клетките TOPCon показват ниска степен на деградация, висока бифациалност и нисък температурен коефициент, което води до отлична производителност в слънчевите електроцентрали.
5. IBC клетки
Структура и принцип
Клетките с взаимосвързан заден контакт (IBC) преместват всички линии на мрежата от предната страна на електродите назад, подреждайки pn преходите и металните контакти във взаимосвързан модел. Това намалява засенчването и увеличава поглъщането на светлина. Без метални контакти от предната страна, IBC клетките осигуряват по-голяма активна площ за преобразуване на фотони.
Технологична интеграция
IBC клетките могат да се интегрират с други технологии като PERC, TOPCon, HJT и перовскит, образувайки усъвършенствани хибридни клетки като "TBC" (TOPCon-IBC) и "HBC" (HJT-IBC).
Потенциал на приложение
Със своя естетически приятен дизайн, IBC клетките са подходящи за фотоволтаични системи, интегрирани в сгради (BIPV), и имат силни търговски перспективи.
Заключение
Всеки тип фотоволтаична клетка предлага уникални предимства и играе ключова роля в развитието на технологиите за слънчева енергия. Чрез непрекъснати иновации, тези технологии са движеща сила на растежа и трансформацията на фотоволтаичната индустрия.
