Fotogalvaanilised (PV) elemendid on tavaliselt valmistatud pooljuhtmaterjalidest, näiteks ränist, ja neil on nii positiivsed kui ka negatiivsed elektroodid. Päikesevalguse käes tekib fotogalvaaniline efekt, mis muudab valgusenergia koheselt elektrienergiaks alalisvoolu (DC) kujul. Seda elektrit saab kas salvestada akudesse või muundada inverteri abil vahelduvvooluks (AC), et rahuldada erinevaid energiavajadusi. PV elemendid on sageli ühendatud järjestikku või paralleelselt, moodustades mooduleid, mis seejärel pannakse kokku massiivideks suurema energiaväljundi saavutamiseks.
1. Alumiiniumist tagapinnaga väljaelemendid (BSF)
Struktuur ja põhimõte
BSF-elemendid on levinud päikesepatarei tüüp, mille tagumise elektroodina kasutatakse alumiiniumkatet. See moodustab tagumise elektrivälja, mis aitab elektrone tagumisele elektroodile suunata, suurendades energia muundamise efektiivsust. Tootmisprotsess hõlmab räni pinna legeerimist fosforiga N-tüüpi piirkonna loomiseks, kile või katte pealekandmist P-tüüpi piirkonna moodustamiseks esiküljele ja pn-siirde moodustamist. Lõpuks lisatakse voolu kogumiseks metallvõred.
Arengu ajalugu
Esmakordselt 1973. aastal pakutud BSF-elemendid olid varaseim turustatud kristallilisest ränist elementide struktuur. 2016. aastaks moodustasid need üle 90% turuosast.
Eelised
BSF-rakud on tuntud oma lihtsuse, kulutõhususe ja küpse tehnoloogia poolest.
2. PERC-rakud
Nimetamise päritolu
PERC tähistab passiivset emitterit ja tagumist elementi.
Protsess ja tulemuslikkus
Traditsioonilistele BSF-elementidele tuginedes lisab PERC-tehnoloogia kaks põhietappi: tagumise pinna passivatsiooni ja laseriga avamise, suurendades oluliselt efektiivsust. Tootmisprotsess hõlmab kiipide puhastamist ja tekstureerimist, difusiooni pn-siirde loomiseks, laserdopingut selektiivsete emitterite jaoks, tagumist passivatsiooni, laserpuurimist, siiditrükki, paagutamist ja testimist.
Eelised
PERC-rakkudel on lihtne struktuur, lühike tootmisprotsess ja kõrge seadmete küpsusaste.
3. Heterosiduktsioonirakud (HJT)
Struktuur
HJT-elemendid on hübriidsed päikesepatareid, mis ühendavad kristallilise räni substraate ja amorfseid ränikilesid. Nende heterosiirde liidesel on sisemised amorfsed ränikihid, mis passiivistavad esi- ja tagapinda. Sümmeetriline struktuur sisaldab N-tüüpi kristallilist räni substraati, valgusküllasel küljel Pi amorfset ränikihti, tagaküljel iN amorfset ränikihti ning mõlemal küljel läbipaistvaid elektroode ja siine. Need on kahefaasilised elemendid.
Eelised
HJT-rakkudel on kõrge efektiivsus, madal lagunemiskiirus, madal temperatuurikoefitsient, kõrge kahefaasilisus, lihtsustatud protsessid ja sobivus õhemate vahvlite jaoks.
4. TOPConi rakud
Tehniline põhimõte
TOPCon (tunneloksiid-passivatsiooniga kontakt) elemendid põhinevad selektiivse kandja põhimõttel. Neil on üliõhuke ränioksiidi kiht ja tagaküljel legeeritud ränikiht, mis moodustavad passivatsiooniga kontaktstruktuuri. See vähendab pinna ja metalli kontakti rekombinatsiooni, luues märkimisväärse potentsiaali N-PERT elementide efektiivsuse parandamiseks.
Protsessi omadused
TOPConi elemendid kasutavad N-tüüpi räni substraate ja nõuavad olemasolevates P-tüüpi tootmisliinides minimaalseid muudatusi, näiteks boori difusiooni ja õhukese kile sadestamise seadmete lisamist. Need välistavad tagumiste avade ja joondamise vajaduse, lihtsustades tootmist ja parandades ühilduvust PERC- ja N-PERT-elementide protsessidega.
Eelised
TOPCon-elementidel on madal lagunemiskiirus, kõrge kahefaasilisus ja madal temperatuurikoefitsient, mis annab suurepärase jõudluse päikeseelektrijaamades.
5. IBC-rakud
Struktuur ja põhimõte
Põimitud tagakontaktiga (IBC) elemendid nihutavad kõik esikülje elektroodide võrgujooned tahapoole, paigutades pn-siirded ja metallkontaktid põimitud mustrisse. See vähendab varjutamist ja suurendab valguse neeldumist. Ilma esikülje metallkontaktideta pakuvad IBC elemendid suuremat aktiivset pinda footonite muundamiseks.
Tehnoloogia integreerimine
IBC-rakud saavad integreeruda teiste tehnoloogiatega, nagu PERC, TOPCon, HJT ja perovskiit, moodustades täiustatud hübriidrakke nagu "TBC" (TOPCon-IBC) ja "HBC" (HJT-IBC).
Rakenduspotentsiaal
Oma esteetiliselt meeldiva disainiga sobivad IBC-elemendid hästi hoonetesse integreeritud fotogalvaanika (BIPV) jaoks ja neil on tugevad ärilised väljavaated.
Kokkuvõte
Igal fotogalvaanilise elemendi tüübil on ainulaadsed eelised ja see mängib päikeseenergia tehnoloogiate edendamisel keskset rolli. Pideva innovatsiooni kaudu soodustavad need tehnoloogiad fotogalvaanika tööstuse kasvu ja ümberkujundamist.
