Fotovoltaické (FV) články se obvykle vyrábějí z polovodičových materiálů, jako je křemík, a mají kladné i záporné elektrody. Při vystavení slunečnímu záření dochází k fotovoltaickému jevu, který okamžitě přeměňuje světelnou energii na elektrickou energii ve formě stejnosměrného proudu (DC). Tuto elektřinu lze buď ukládat do baterií, nebo převádět na střídavý proud (AC) pomocí střídače, aby se uspokojily různé energetické potřeby. FV články se často zapojují sériově nebo paralelně a tvoří moduly, které se poté sestavují do polí pro větší energetické výstupy.
1. Hliníkové buňky s polem na zadním povrchu (BSF)
Struktura a princip
Články BSF jsou běžným typem solárních článků, které používají hliníkový povlak jako zadní elektrodu. Ten vytváří zadní elektrické pole, které pomáhá hnát elektrony k zadní elektrodě, čímž se zvyšuje účinnost přeměny energie. Výrobní proces zahrnuje dopování křemíkového povrchu fosforem za účelem vytvoření oblasti typu N, nanesení filmu nebo povlaku za účelem vytvoření oblasti typu P na přední straně a vytvoření pn přechodu. Nakonec se přidají kovové mřížky pro sběr proudu.
Historie vývoje
Články BSF, poprvé navržené v roce 1973, byly nejstarší komerčně dostupnou strukturou krystalických křemíkových článků. Do roku 2016 tvořily více než 90 % trhu.
Výhody
Buňky BSF se vyznačují svou jednoduchostí, cenovou efektivitou a vyspělou technologií.
2. PERC články
Původ pojmenování
PERC je zkratka pro pasivovaný emitor a zadní článek.
Proces a výkon
Technologie PERC, která vychází z tradičních článků BSF, přidává dva klíčové kroky: pasivaci zadního povrchu a laserové otevírání, což výrazně zvyšuje účinnost. Výrobní proces zahrnuje čištění a texturování destiček, difuzi pro vytvoření pn přechodů, laserové dopování pro selektivní zářiče, zadní pasivaci, laserové vrtání, sítotisk, spékání a testování.
Výhody
PERC články se vyznačují jednoduchou strukturou, krátkým výrobním procesem a vysokou vyspělostí zařízení.
3. Heterojunkční (HJT) buňky
Struktura
HJT články jsou hybridní solární články kombinující krystalické křemíkové substráty a amorfní křemíkové filmy. Na heterojunkci obsahují vnitřní amorfní křemíkové vrstvy pro pasivaci předního a zadního povrchu. Symetrická struktura zahrnuje krystalický křemíkový substrát typu N, vrstvu amorfního křemíku Pi na straně směřující ke světlu, vrstvu amorfního křemíku iN na zadní straně a průhledné elektrody a sběrnice na obou stranách. Jedná se o bifaciální články.
Výhody
HJT články se mohou pochlubit vysokou účinností, nízkou degradací, nízkým teplotním koeficientem, vysokou bifacialitou, zjednodušenými procesy a vhodností pro tenčí destičky.
4. TopCon buňky
Technický princip
Články TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) jsou založeny na principu selektivního nosiče náboje. Jsou vybaveny ultratenkou vrstvou oxidu křemičitého a dopovanou vrstvou křemíku na zadní straně, čímž vytvářejí pasivovanou kontaktní strukturu. To snižuje rekombinaci povrchových a kovových kontaktů, což vytváří významný potenciál pro zvýšení účinnosti článků N-PERT.
Funkce procesu
Články TOPCon používají křemíkové substráty typu N a vyžadují minimální změny na stávajících výrobních linkách typu P, jako je přidání zařízení pro difúzi boru a nanášení tenkých vrstev. Eliminují potřebu zadních otvorů a zarovnání, což zjednodušuje výrobu a zvyšuje kompatibilitu s procesy článků PERC a N-PERT.
Výhody
Články TOPCon vykazují nízkou degradaci, vysokou bifacialitu a nízký teplotní koeficient, což vede k vynikajícímu výkonu v solárních elektrárnách.
5. IBC buňky
Struktura a princip
Buňky s propletenými zadními kontakty (IBC) přesouvají všechny mřížkové čáry elektrod na přední straně dozadu, čímž uspořádají pn přechody a kovové kontakty do propleteného vzoru. Tím se snižuje stínování a zvyšuje se absorpce světla. Bez kovových kontaktů na přední straně poskytují články IBC větší aktivní plochu pro konverzi fotonů.
Integrace technologií
IBC buňky se mohou integrovat s dalšími technologiemi, jako jsou PERC, TOPCon, HJT a perovskit, a vytvářet tak pokročilé hybridní buňky jako „TBC“ (TOPCon-IBC) a „HBC“ (HJT-IBC).
Potenciál aplikace
Díky svému esteticky příjemnému designu se IBC články dobře hodí pro fotovoltaiku integrovanou do budov (BIPV) a mají silný komerční potenciál.
Závěr
Každý typ fotovoltaického článku nabízí jedinečné výhody a hraje klíčovou roli v rozvoji technologií solární energie. Díky neustálým inovacím tyto technologie pohánějí růst a transformaci fotovoltaického průmyslu.
