Aurinkosähkökennot (PV) valmistetaan tyypillisesti puolijohdemateriaaleista, kuten piistä, ja niissä on sekä positiiviset että negatiiviset elektrodit. Auringonvalolle altistuessaan tapahtuu aurinkosähköilmiö, joka muuntaa valoenergian välittömästi sähköenergiaksi tasavirran (DC) muodossa. Tämä sähkö voidaan joko varastoida akkuihin tai muuntaa vaihtovirraksi (AC) invertterin avulla erilaisten energiantarpeiden täyttämiseksi. Aurinkosähkökennot kytketään usein sarjaan tai rinnan moduuleiksi, jotka sitten kootaan ryhmiksi suurempien energiantuotantojen saavuttamiseksi.
1. Alumiiniset takapintakentät (BSF)
Rakenne ja periaate
BSF-kennot ovat yleinen aurinkokennotyyppi, jossa käytetään alumiinipinnoitetta takaelektrodina. Tämä muodostaa takaosan sähkökentän, joka auttaa ohjaamaan elektroneja takaelektrodiin ja parantaa energianmuunnoksen tehokkuutta. Tuotantoprosessiin kuuluu piipinnan seostus fosforilla N-tyypin alueen luomiseksi, kalvon tai pinnoitteen levittäminen P-tyypin alueen muodostamiseksi etupuolelle ja pn-liitoksen muodostaminen. Lopuksi lisätään metalliverkkoja virran keräämiseksi.
Kehityshistoria
Vuonna 1973 ehdotetut BSF-kennot olivat varhaisin kaupallistettu kiteisestä piisistä valmistettu kennorakenne. Vuoteen 2016 mennessä niiden markkinaosuus oli yli 90 %.
Edut
BSF-kennot ovat tunnettuja yksinkertaisuudestaan, kustannustehokkuudestaan ja kypsästä teknologiastaan.
2. PERC-solut
Nimeämisen alkuperä
PERC on lyhenne sanoista Passivoitu emitteri ja Takakenno.
Prosessi ja suorituskyky
Perinteisiin BSF-kennoihin pohjautuen PERC-teknologia lisää kaksi keskeistä vaihetta: takapinnan passivoinnin ja laserilla avaamisen, mikä parantaa merkittävästi tehokkuutta. Valmistusprosessiin kuuluu kiekkojen puhdistus ja teksturointi, pn-liitosten diffuusio, laserdoping selektiivisille emittereille, takapinnan passivointi, laserporaus, silkkipaino, sintraus ja testaus.
Edut
PERC-soluille on ominaista yksinkertainen rakenne, lyhyt valmistusprosessi ja korkea laitteiston kypsyysaste.
3. Heteroliitossolut (HJT)
Rakenne
HJT-kennot ovat hybridiaurinkokennoja, joissa yhdistyvät kiteiset piisubstraatit ja amorfiset piikalvot. Ne sisältävät heteroliitosrajapinnassa sisäisiä amorfisia piikerroksia etu- ja takapintojen passivointia varten. Symmetrinen rakenne sisältää N-tyypin kiteisen piisubstraatin, valoa kohti tulevan Pi-amorfisen piikerroksen, takaosan iN-amorfisen piikerroksen sekä läpinäkyvät elektrodit ja virtakiskot molemmilla puolilla. Nämä ovat kaksifaasisia kennoja.
Edut
HJT-kennoissa on korkea hyötysuhde, alhainen hajoaminen, alhainen lämpötilakerroin, korkea kaksifaasisuus, yksinkertaistetut prosessit ja ne sopivat ohuemmille kiekoille.
4. TOPCon-solut
Tekninen periaate
TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) -kennot perustuvat selektiiviseen varauksenkuljettajaperiaatteeseen. Niissä on erittäin ohut piioksidikerros ja takaosassa seostettu piikerros, jotka muodostavat passivoituneen kontaktirakenteen. Tämä vähentää pinnan ja metallin kontaktien rekombinaatiota, mikä luo merkittäviä mahdollisuuksia N-PERT-kennojen hyötysuhteen parantamiseen.
Prosessin ominaisuudet
TOPCon-kennot käyttävät N-tyypin piisubstraatteja ja vaativat vain vähän muutoksia olemassa oleviin P-tyypin tuotantolinjoihin, kuten booridiffuusio- ja ohutkalvopinnoituslaitteiden lisäämisen. Ne poistavat takaosien aukkojen ja kohdistuksen tarpeen, mikä yksinkertaistaa valmistusta ja parantaa yhteensopivuutta PERC- ja N-PERT-kennoprosessien kanssa.
Edut
TOPCon-kennot hajoavat vähän, niillä on korkea kaksifaasisuus ja alhainen lämpötilakerroin, mikä antaa erinomaisen suorituskyvyn aurinkovoimaloissa.
5. IBC-solut
Rakenne ja periaate
Lomittuneilla takakontakteilla (IBC) varustetut kennot siirtävät kaikki etupuolen elektrodiverkkoviivat taaksepäin, jolloin pn-liitokset ja metallikontaktit muodostavat lomitetun kuvion. Tämä vähentää varjostusta ja lisää valon absorptiota. Koska IBC-kennoissa ei ole etupuolen metallikontakteja, ne tarjoavat suuremman aktiivisen alueen fotonien muuntamiselle.
Teknologian integrointi
IBC-solut voivat integroitua muihin teknologioihin, kuten PERCiin, TOPConiin, HJT:hen ja perovskiittiin, muodostaen edistyneitä hybridisoluja, kuten "TBC" (TOPCon-IBC) ja "HBC" (HJT-IBC).
Sovelluspotentiaali
Esteettisesti miellyttävän muotoilunsa ansiosta IBC-kennot sopivat hyvin kiinteistöihin integroituihin aurinkosähköjärjestelmiin (BIPV) ja niillä on vahvat kaupalliset mahdollisuudet.
Johtopäätös
Jokainen aurinkokennotyyppi tarjoaa ainutlaatuisia etuja ja on keskeisessä roolissa aurinkoenergiateknologioiden kehittämisessä. Jatkuvan innovoinnin ansiosta nämä teknologiat vauhdittavat aurinkosähköteollisuuden kasvua ja muutosta.
