سلولهای فتوولتائیک (PV) معمولاً از مواد نیمهرسانا مانند سیلیکون ساخته میشوند و دارای الکترودهای مثبت و منفی هستند. هنگامی که در معرض نور خورشید قرار میگیرند، اثر فتوولتائیک رخ میدهد و فوراً انرژی نور را به انرژی الکتریکی به شکل جریان مستقیم (DC) تبدیل میکند. این برق میتواند در باتریها ذخیره شود یا از طریق یک اینورتر به جریان متناوب (AC) تبدیل شود تا نیازهای مختلف انرژی را برآورده کند. سلولهای PV اغلب به صورت سری یا موازی به هم متصل میشوند تا ماژولهایی را تشکیل دهند که سپس برای خروجیهای انرژی بزرگتر به صورت آرایههایی مونتاژ میشوند.
۱. سلولهای میدان سطحی پشتی آلومینیومی (BSF)
ساختار و اصول
سلولهای BSF نوع رایجی از سلولهای خورشیدی هستند که از یک پوشش آلومینیومی به عنوان الکترود پشتی استفاده میکنند. این یک میدان الکتریکی پشتی تشکیل میدهد که به هدایت الکترونها به الکترود پشتی کمک میکند و راندمان تبدیل انرژی را افزایش میدهد. فرآیند تولید شامل آلایش سطح سیلیکون با فسفر برای ایجاد یک ناحیه نوع N، اعمال یک فیلم یا پوشش برای تشکیل یک ناحیه نوع P در جلو و تشکیل یک اتصال pn است. در نهایت، شبکههای فلزی برای جمعآوری جریان اضافه میشوند.
تاریخچه توسعه
سلولهای BSF که اولین بار در سال ۱۹۷۳ پیشنهاد شدند، اولین ساختار سلولی سیلیکونی کریستالی تجاریشده بودند. تا سال ۲۰۱۶، آنها بیش از ۹۰٪ سهم بازار را به خود اختصاص دادند.
مزایا
سلولهای BSF به دلیل سادگی، مقرونبهصرفه بودن و فناوری بالغ خود قابل توجه هستند.
۲. سلولهای PERC
منشأ نامگذاری
PERC مخفف عبارت Passivated Emitter and Rear Cell است.
فرآیند و عملکرد
فناوری PERC که بر پایه سلولهای BSF سنتی ساخته شده است، دو مرحله کلیدی را اضافه میکند: غیرفعالسازی سطح پشتی و باز کردن با لیزر که به طور قابل توجهی راندمان را افزایش میدهد. فرآیند تولید شامل تمیز کردن و بافتدهی ویفر، انتشار برای ایجاد اتصالات pn، دوپینگ لیزری برای ساطعکنندههای انتخابی، غیرفعالسازی پشتی، سوراخکاری لیزری، چاپ سیلک، تفجوشی و آزمایش است.
مزایا
سلولهای PERC دارای ساختار ساده، فرآیند تولید کوتاه و بلوغ بالای تجهیزات هستند.
۳. سلولهای هتروجانکشن (HJT)
ساختار
سلولهای HJT سلولهای خورشیدی هیبریدی هستند که زیرلایههای سیلیکونی کریستالی و لایههای نازک سیلیکونی آمورف را با هم ترکیب میکنند. آنها لایههای سیلیکونی آمورف ذاتی را در فصل مشترک هتروجانکشن برای غیرفعال کردن سطوح جلویی و عقبی در خود جای دادهاند. ساختار متقارن شامل یک زیرلایه سیلیکونی کریستالی نوع N، یک لایه سیلیکون آمورف Pi در سمت رو به نور، یک لایه سیلیکون آمورف iN در عقب و الکترودها و باسبارهای شفاف در هر دو طرف است. اینها سلولهای دو وجهی هستند.
مزایا
سلولهای HJT دارای راندمان بالا، تخریب کم، ضریب دمایی پایین، دو وجهی بودن بالا، فرآیندهای ساده شده و مناسب بودن برای ویفرهای نازکتر هستند.
۴. سلولهای تاپکان
اصل فنی
سلولهای TOPCon (تماس غیرفعال شده با اکسید تونلی) بر اساس اصل حامل انتخابی عمل میکنند. آنها دارای یک لایه اکسید سیلیکون فوقالعاده نازک و یک لایه سیلیکون دوپ شده در پشت هستند که یک ساختار تماس غیرفعال را تشکیل میدهند. این امر نوترکیبی سطح و تماس فلز را کاهش میدهد و پتانسیل قابل توجهی برای بهبود راندمان در سلولهای N-PERT ایجاد میکند.
ویژگیهای فرآیند
سلولهای TOPCon از زیرلایههای سیلیکونی نوع N استفاده میکنند و به حداقل تغییرات در خطوط تولید نوع P موجود، مانند اضافه کردن تجهیزات انتشار بور و رسوب لایه نازک، نیاز دارند. آنها نیاز به دهانههای پشتی و ترازبندی را از بین میبرند، که این امر تولید را ساده کرده و سازگاری با فرآیندهای سلولی PERC و N-PERT را افزایش میدهد.
مزایا
سلولهای TOPCon تخریب کم، دو وجهی بودن بالا و ضریب دمایی پایین را نشان میدهند و عملکرد عالی در نیروگاههای خورشیدی دارند.
۵. سلولهای IBC
ساختار و اصول
سلولهای تماس پشتی به هم پیوسته (IBC) تمام خطوط شبکه الکترودهای جلویی را به عقب منتقل میکنند و اتصالات pn و اتصالات فلزی را در یک الگوی به هم پیوسته قرار میدهند. این امر سایه را کاهش داده و جذب نور را افزایش میدهد. بدون تماسهای فلزی جلویی، سلولهای IBC ناحیه فعال بزرگتری را برای تبدیل فوتون فراهم میکنند.
ادغام فناوری
سلولهای IBC میتوانند با فناوریهای دیگری مانند PERC، TOPCon، HJT و پروسکایت ادغام شوند و سلولهای هیبریدی پیشرفتهای مانند "TBC" (TOPCon-IBC) و "HBC" (HJT-IBC) را تشکیل دهند.
پتانسیل کاربرد
سلولهای IBC با طراحی زیبا و دلنشین خود، برای فتوولتائیکهای یکپارچه با ساختمان (BIPV) بسیار مناسب هستند و چشمانداز تجاری خوبی دارند.
نتیجهگیری
هر نوع سلول فتوولتائیک مزایای منحصر به فردی ارائه میدهد و نقش محوری در پیشرفت فناوریهای انرژی خورشیدی ایفا میکند. این فناوریها از طریق نوآوری مداوم، رشد و تحول صنعت فتوولتائیک را هدایت میکنند.
