Fotonaponske (PV) ćelije obično su izrađene od poluvodičkih materijala poput silicija i imaju i pozitivne i negativne elektrode. Kada su izložene sunčevoj svjetlosti, dolazi do fotonaponskog efekta, koji trenutno pretvara svjetlosnu energiju u električnu energiju u obliku istosmjerne struje (DC). Ta se električna energija može pohraniti u baterije ili pretvoriti u izmjeničnu struju (AC) putem pretvarača kako bi se zadovoljile različite energetske potrebe. PV ćelije često se spajaju serijski ili paralelno u module, koji se zatim sastavljaju u nizove za veće energetske izlaze.
1. Aluminijske ćelije s poljem stražnje površine (BSF)
Struktura i načelo
BSF ćelije su uobičajena vrsta solarnih ćelija koje koriste aluminijski premaz kao stražnju elektrodu. To stvara stražnje električno polje koje pomaže u usmjeravanju elektrona na stražnju elektrodu, povećavajući učinkovitost pretvorbe energije. Proizvodni proces uključuje dopiranje silikonske površine fosforom kako bi se stvorilo područje N-tipa, nanošenje filma ili premaza kako bi se stvorilo područje P-tipa na prednjoj strani i stvaranje pn spoja. Na kraju se dodaju metalne rešetke za skupljanje struje.
Povijest razvoja
BSF ćelije, prvi put predložene 1973. godine, bile su najranija komercijalizirana struktura kristalnih silicijskih ćelija. Do 2016. godine činile su preko 90% tržišnog udjela.
Prednosti
BSF ćelije su poznate po svojoj jednostavnosti, isplativosti i zreloj tehnologiji.
2. PERC ćelije
Podrijetlo imenovanja
PERC je kratica za pasivirani emiter i stražnju ćeliju.
Proces i performanse
Nadograđujući se na tradicionalne BSF ćelije, PERC tehnologija dodaje dva ključna koraka: pasivizaciju stražnje površine i lasersko otvaranje, značajno povećavajući učinkovitost. Proizvodni proces uključuje čišćenje i teksturiranje pločice, difuziju za stvaranje pn spojeva, lasersko dopiranje za selektivne emitere, stražnju pasivizaciju, lasersko bušenje, sitotisak, sinteriranje i testiranje.
Prednosti
PERC ćelije imaju jednostavnu strukturu, kratak proizvodni proces i visoku zrelost opreme.
3. Heterospojne (HJT) stanice
Struktura
HJT ćelije su hibridne solarne ćelije koje kombiniraju kristalne silicijeve podloge i amorfne silicijeve filmove. One uključuju intrinzične amorfne silicijske slojeve na heterospojnom sučelju za pasivizaciju prednje i stražnje površine. Simetrična struktura uključuje kristalnu silicijsku podlogu N-tipa, sloj amorfnog silicija Pi na strani okrenutoj prema svjetlu, sloj amorfnog silicija iN na stražnjoj strani te prozirne elektrode i sabirnice s obje strane. To su bifacijalne ćelije.
Prednosti
HJT ćelije imaju visoku učinkovitost, nisku degradaciju, niski temperaturni koeficijent, visoku bifacialnost, pojednostavljene procese i prikladnost za tanje pločice.
4. TOPCon ćelije
Tehnički princip
TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) ćelije temelje se na principu selektivnog nosioca naboja. Imaju ultra tanki sloj silicijevog oksida i dopirani sloj silicija na stražnjoj strani, tvoreći pasiviziranu kontaktnu strukturu. To smanjuje rekombinaciju površine i metalnog kontakta, stvarajući značajan potencijal za poboljšanje učinkovitosti N-PERT ćelija.
Značajke procesa
TOPCon ćelije koriste silicijeve podloge N-tipa i zahtijevaju minimalne promjene na postojećim proizvodnim linijama P-tipa, kao što je dodavanje opreme za difuziju bora i nanošenje tankog filma. Eliminiraju potrebu za stražnjim otvorima i poravnanjem, pojednostavljujući proizvodnju i poboljšavajući kompatibilnost s procesima PERC i N-PERT ćelija.
Prednosti
TOPCon ćelije pokazuju nisku degradaciju, visoku bifacialnost i nizak temperaturni koeficijent, što daje izvrsne performanse u solarnim elektranama.
5. IBC ćelije
Struktura i načelo
Ćelije s interdigitiranim stražnjim kontaktom (IBC) premještaju sve linije mreže elektroda s prednje strane straga, raspoređujući pn spojeve i metalne kontakte u interdigitalni uzorak. To smanjuje zasjenjenje i povećava apsorpciju svjetlosti. Bez metalnih kontakata s prednje strane, IBC ćelije pružaju veće aktivno područje za pretvorbu fotona.
Integracija tehnologije
IBC ćelije se mogu integrirati s drugim tehnologijama kao što su PERC, TOPCon, HJT i perovskit, tvoreći napredne hibridne ćelije poput "TBC" (TOPCon-IBC) i "HBC" (HJT-IBC).
Potencijal primjene
Svojim estetski ugodnim dizajnom, IBC ćelije su vrlo prikladne za fotonaponske sustave integrirane u zgrade (BIPV) i imaju snažne komercijalne izglede.
Zaključak
Svaka vrsta fotonaponske ćelije nudi jedinstvene prednosti i igra ključnu ulogu u unapređenju tehnologija solarne energije. Kroz kontinuirane inovacije, ove tehnologije potiču rast i transformaciju fotonaponske industrije.
