Fotonaponske (PV) ćelije se obično izrađuju od poluprovodničkih materijala poput silicija i imaju i pozitivne i negativne elektrode. Kada su izložene sunčevoj svjetlosti, dolazi do fotonaponskog efekta, koji trenutno pretvara svjetlosnu energiju u električnu energiju u obliku jednosmjerne struje (DC). Ova električna energija se može pohraniti u baterije ili pretvoriti u naizmjeničnu struju (AC) putem invertera kako bi se zadovoljile različite energetske potrebe. PV ćelije se često spajaju serijski ili paralelno kako bi formirale module, koji se zatim sastavljaju u nizove za veće energetske izlaze.
1. Aluminijske ćelije sa zadnjim površinskim poljem (BSF)
Struktura i princip
BSF ćelije su uobičajen tip solarnih ćelija koje koriste aluminijski premaz kao zadnju elektrodu. Ovo formira zadnje električno polje koje pomaže u usmjeravanju elektrona na zadnju elektrodu, povećavajući efikasnost konverzije energije. Proizvodni proces uključuje dopiranje silikonske površine fosforom kako bi se stvorilo N-tipsko područje, nanošenje filma ili premaza kako bi se formiralo P-tipsko područje na prednjoj strani i formiranje pn spoja. Na kraju, dodaju se metalne rešetke za sakupljanje struje.
Historija razvoja
Prvi put predložene 1973. godine, BSF ćelije su bile najranija komercijalizirana struktura kristalnih silicijskih ćelija. Do 2016. godine, činile su preko 90% tržišnog udjela.
Prednosti
BSF ćelije su poznate po svojoj jednostavnosti, isplativosti i zreloj tehnologiji.
2. PERC ćelije
Porijeklo imenovanja
PERC je skraćenica za pasivirani emiter i zadnju ćeliju.
Proces i performanse
Nadograđujući se na tradicionalne BSF ćelije, PERC tehnologija dodaje dva ključna koraka: pasivizaciju zadnje površine i lasersko otvaranje, značajno povećavajući efikasnost. Proizvodni proces uključuje čišćenje i teksturiranje pločice, difuziju za stvaranje pn spojeva, lasersko dopiranje za selektivne emitere, pasivizaciju zadnje površine, lasersko bušenje, sitotisak, sinterovanje i testiranje.
Prednosti
PERC ćelije imaju jednostavnu strukturu, kratak proizvodni proces i visoku zrelost opreme.
3. Heterospojne (HJT) ćelije
Struktura
HJT ćelije su hibridne solarne ćelije koje kombiniraju kristalne silicijumske podloge i amorfne silicijumske filmove. One uključuju intrinzične amorfne silicijumske slojeve na heterospojnoj granici kako bi pasivizirale prednju i zadnju površinu. Simetrična struktura uključuje kristalnu silicijumsku podlogu N-tipa, sloj amorfnog silicija Pi na strani okrenutoj prema svjetlosti, sloj amorfnog silicija iN na zadnjoj strani, te prozirne elektrode i sabirnice s obje strane. To su bifacijalne ćelije.
Prednosti
HJT ćelije se odlikuju visokom efikasnošću, niskom degradacijom, niskim temperaturnim koeficijentom, visokom bifacialnošću, pojednostavljenim procesima i pogodnošću za tanje pločice.
4. TOPCon ćelije
Tehnički princip
TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) ćelije su zasnovane na principu selektivnog nosioca naboja. Imaju ultra tanki sloj silicijum oksida i dopirani sloj silicijuma na poleđini, formirajući pasiviziranu kontaktnu strukturu. Ovo smanjuje rekombinaciju površine i metalnog kontakta, stvarajući značajan potencijal za poboljšanje efikasnosti N-PERT ćelija.
Karakteristike procesa
TOPCon ćelije koriste silicijumske podloge N-tipa i zahtijevaju minimalne promjene na postojećim proizvodnim linijama P-tipa, kao što je dodavanje opreme za difuziju bora i nanošenje tankog filma. Eliminišu potrebu za zadnjim otvorima i poravnanjem, pojednostavljujući proizvodnju i poboljšavajući kompatibilnost sa procesima PERC i N-PERT ćelija.
Prednosti
TOPCon ćelije pokazuju nisku degradaciju, visoku bifacialnost i nizak temperaturni koeficijent, što daje odlične performanse u solarnim elektranama.
5. IBC ćelije
Struktura i princip
Ćelije s interdigitiranim stražnjim kontaktom (IBC) premještaju sve linije mreže elektroda s prednje strane na stražnju stranu, raspoređujući pn spojeve i metalne kontakte u interdigitalnom uzorku. To smanjuje zasjenjivanje i povećava apsorpciju svjetlosti. Bez metalnih kontakata s prednje strane, IBC ćelije pružaju veću aktivnu površinu za konverziju fotona.
Integracija tehnologije
IBC ćelije se mogu integrirati s drugim tehnologijama kao što su PERC, TOPCon, HJT i perovskit, formirajući napredne hibridne ćelije poput "TBC" (TOPCon-IBC) i "HBC" (HJT-IBC).
Potencijal primjene
Svojim estetski ugodnim dizajnom, IBC ćelije su vrlo pogodne za fotonaponske sisteme integrirane u zgrade (BIPV) i imaju snažan komercijalni potencijal.
Zaključak
Svaka vrsta fotonaponske ćelije nudi jedinstvene prednosti i igra ključnu ulogu u unapređenju tehnologija solarne energije. Kroz kontinuirane inovacije, ove tehnologije pokreću rast i transformaciju fotonaponske industrije.
