Fotovoltaiske (PV) celler er typisk lavet af halvledermaterialer såsom silicium og har både positive og negative elektroder. Når de udsættes for sollys, opstår den fotovoltaiske effekt, der øjeblikkeligt omdanner lysenergi til elektrisk energi i form af jævnstrøm (DC). Denne elektricitet kan enten lagres i batterier eller konverteres til vekselstrøm (AC) via en inverter for at imødekomme forskellige energibehov. PV-celler er ofte forbundet i serie eller parallelt for at danne moduler, som derefter samles i arrays for større energiudgange.
1. Aluminium Back Surface Field (BSF) celler
Struktur og princip
BSF-celler er en almindelig type solcelle, der bruger en aluminiumbelægning som bagelektrode. Dette danner et bagerste elektrisk felt, der hjælper med at drive elektroner til bagelektroden, hvilket forbedrer energiomdannelseseffektiviteten. Produktionsprocessen involverer doping af siliciumoverfladen med fosfor for at skabe et N-type område, påføring af en film eller belægning for at danne et P-type område på forsiden og dannelse af en pn-overgang. Endelig tilføjes metalgitre for at opsamle strøm.
Udviklingshistorie
BSF-celler, der først blev foreslået i 1973, var den tidligste kommercialiserede krystallinske siliciumcellestruktur. I 2016 tegnede de sig for over 90% af markedsandelen.
Fordele
BSF-celler er kendte for deres enkelhed, omkostningseffektivitet og modne teknologi.
2. PERC-celler
Navngivningens oprindelse
PERC står for passiveret emitter og bagcelle.
Proces og ydeevne
PERC-teknologien bygger på traditionelle BSF-celler og tilføjer to nøgletrin: bagoverfladepassivering og laseråbning, hvilket øger effektiviteten betydeligt. Fremstillingsprocessen omfatter waferrensning og -teksturering, diffusion for at skabe pn-forbindelser, laserdoping til selektive emittere, bagpassivering, laserboring, serigrafi, sintring og testning.
Fordele
PERC-celler har en enkel struktur, en kort fremstillingsproces og høj udstyrsmodenhed.
3. Heterojunction (HJT) celler
Struktur
HJT-celler er hybride solceller, der kombinerer krystallinske siliciumsubstrater og amorfe siliciumfilm. De inkorporerer iboende amorfe siliciumlag ved heterojunction-grænsefladen for at passivere for- og bagfladerne. Den symmetriske struktur omfatter et N-type krystallinsk siliciumsubstrat, et Pi-amorft siliciumlag på den lysvendte side, et iN-amorft siliciumlag på bagsiden og transparente elektroder og samleskinner på begge sider. Disse er bifaciale celler.
Fordele
HJT-celler kan prale af høj effektivitet, lav nedbrydning, en lav temperaturkoefficient, høj bifacalitet, forenklede processer og egnethed til tyndere wafers.
4. TOPCon-celler
Teknisk princip
TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) celler er baseret på princippet om selektive bærere. De har et ultratyndt siliciumoxidlag og et doteret siliciumlag på bagsiden, hvilket danner en passiveret kontaktstruktur. Dette reducerer rekombination af overflade- og metalkontakter, hvilket skaber et betydeligt potentiale for effektivitetsforbedring i N-PERT celler.
Procesfunktioner
TOPCon-celler bruger N-type siliciumsubstrater og kræver minimale ændringer af eksisterende P-type produktionslinjer, såsom tilføjelse af udstyr til bor-diffusion og tyndfilmsaflejring. De eliminerer behovet for åbninger og justering bagpå, hvilket forenkler fremstillingen og forbedrer kompatibiliteten med PERC- og N-PERT-celleprocesser.
Fordele
TOPCon-celler udviser lav nedbrydning, høj bifacalitet og en lav temperaturkoefficient, hvilket giver fremragende ydeevne i solkraftværker.
5. IBC-celler
Struktur og princip
Interdigiterede bagkontaktceller (IBC) flytter alle elektrodegitterlinjer på forsiden bagud, hvilket arrangerer pn-overgangene og metalkontakterne i et interdigiteret mønster. Dette reducerer skygger og øger lysabsorptionen. Uden metalkontakter på forsiden giver IBC-celler et større aktivt område til fotonkonvertering.
Teknologiintegration
IBC-celler kan integreres med andre teknologier såsom PERC, TOPCon, HJT og perovskit og danne avancerede hybridceller som "TBC" (TOPCon-IBC) og "HBC" (HJT-IBC).
Anvendelsespotentiale
Med deres æstetisk tiltalende design er IBC-celler velegnede til bygningsintegreret solcelleanlæg (BIPV) og har stærke kommercielle potentialer.
Konklusion
Hver type PV-celle tilbyder unikke fordele og spiller en central rolle i udviklingen af solenergiteknologier. Gennem kontinuerlig innovation driver disse teknologier væksten og transformationen af den fotovoltaiske industri.
