A fotovoltaikus (PV) cellák jellemzően félvezető anyagokból, például szilíciumból készülnek, és pozitív és negatív elektródákkal is rendelkeznek. Napfény hatására létrejön a fotovoltaikus hatás, amely azonnal elektromos energiává alakítja a fényenergiát egyenáram (DC) formájában. Ez az elektromos áram akkumulátorokban tárolható, vagy inverter segítségével váltakozó árammá (AC) alakítható, hogy kielégítse a különféle energiaigényeket. A fotovoltaikus cellákat gyakran sorosan vagy párhuzamosan kötik össze modulokká, amelyeket aztán tömbökbe szerelnek össze a nagyobb energiatermelés érdekében.
1. Alumínium hátsó felületű mező (BSF) cellák
Szerkezet és alapelv
A BSF cellák egy gyakori napelemtípus, amely alumínium bevonatot használ hátsó elektródaként. Ez egy hátsó elektromos mezőt hoz létre, amely segít az elektronok hátsó elektródához való vezetésében, növelve az energiaátalakítás hatékonyságát. A gyártási folyamat magában foglalja a szilícium felületének foszforral történő adalékolását egy N-típusú régió létrehozásához, egy film vagy bevonat felvitelét egy P-típusú régió létrehozásához az elülső oldalon, és egy pn-átmenet kialakítását. Végül fémrácsokat adnak hozzá az áram összegyűjtéséhez.
Fejlesztési előzmények
Az 1973-ban javasolt BSF cellák voltak a legkorábban kereskedelmi forgalomban kapható kristályos szilícium cellaszerkezetek. 2016-ra a piaci részesedés több mint 90%-át tették ki.
Előnyök
A BSF cellák egyszerűségükről, költséghatékonyságukról és kiforrott technológiájukról ismertek.
2. PERC cellák
Elnevezés eredete
A PERC a passzív emittert és a hátsó cellát jelenti.
Folyamat és teljesítmény
A hagyományos BSF cellákra építve a PERC technológia két kulcsfontosságú lépéssel bővül: a hátsó felület passziválásával és a lézeres megnyitásával, ami jelentősen növeli a hatékonyságot. A gyártási folyamat magában foglalja a lapka tisztítását és textúrázását, a pn-átmenetek létrehozására szolgáló diffúziót, a szelektív emitterekhez szükséges lézeres adalékolást, a hátsó passziválást, a lézerfúrást, a szitanyomást, a szinterezést és a tesztelést.
Előnyök
A PERC cellák egyszerű szerkezettel, rövid gyártási folyamattal és magas berendezés-érettséggel rendelkeznek.
3. Heterojunkciós (HJT) sejtek
Szerkezet
A HJT cellák hibrid napelemek, amelyek kristályos szilícium szubsztrátokat és amorf szilícium filmeket kombinálnak. A heteroátmenetes határfelületen belső amorf szilícium rétegeket tartalmaznak az elülső és hátsó felületek passziválásához. A szimmetrikus szerkezet egy N-típusú kristályos szilícium szubsztrátot, egy Pi amorf szilícium réteget a fény felé néző oldalon, egy iN amorf szilícium réteget a hátoldalon, valamint átlátszó elektródákat és síneket tartalmaz mindkét oldalon. Ezek kétoldalas cellák.
Előnyök
A HJT cellák nagy hatásfokkal, alacsony degradációval, alacsony hőmérsékleti együtthatóval, magas bifacialitással, egyszerűsített folyamatokkal és vékonyabb ostyákhoz való alkalmassággal büszkélkedhetnek.
4. TOPCon cellák
Műszaki alapelv
A TOPCon (alagút-oxid passzivált kontaktus) cellák a szelektív hordozó elvén alapulnak. Egy ultravékony szilícium-oxid réteggel és egy hátulján lévő adalékolt szilícium réteggel rendelkeznek, amelyek passzivált kontaktusstruktúrát alkotnak. Ez csökkenti a felületi és fémes érintkezési rekombinációt, ami jelentős hatékonyságnövelési potenciált teremt az N-PERT cellákban.
Folyamatjellemzők
A TOPCon cellák N-típusú szilícium szubsztrátokat használnak, és minimális változtatásokat igényelnek a meglévő P-típusú gyártósorokon, például bórdiffúziós és vékonyréteg-leválasztó berendezések hozzáadását. Kiküszöbölik a hátsó nyílások és az igazítás szükségességét, leegyszerűsítik a gyártást és javítják a PERC és N-PERT cellafolyamatokkal való kompatibilitást.
Előnyök
A TOPCon cellák alacsony degradációt, magas bifacialitást és alacsony hőmérsékleti együtthatót mutatnak, ami kiváló teljesítményt biztosít a naperőművekben.
5. IBC sejtek
Szerkezet és alapelv
Az Összefonódó Hátsó Érintkezős (IBC) cellák az összes elülső oldali elektródarács-vonalat hátulra helyezik át, így a pn-átmenetek és a fémérintkezők egymásba fonódó mintázatban rendeződnek el. Ez csökkenti az árnyékolást és növeli a fényelnyelést. Az elülső oldali fémérintkezők hiányában az IBC cellák nagyobb aktív területet biztosítanak a fotonkonverzióhoz.
Technológiai integráció
Az IBC cellák integrálhatók más technológiákkal, például a PERC-kel, a TOPCon-nal, a HJT-vel és a perovszkittal, fejlett hibrid cellákat alkotva, mint például a "TBC" (TOPCon-IBC) és a "HBC" (HJT-IBC).
Alkalmazási potenciál
Esztétikus kialakításuknak köszönhetően az IBC cellák kiválóan alkalmasak épületbe integrált fotovoltaikus rendszerek (BIPV) használatára, és komoly kereskedelmi kilátásokkal rendelkeznek.
Következtetés
Minden egyes napelemtípus egyedi előnyöket kínál, és kulcsszerepet játszik a napenergia-technológiák fejlesztésében. A folyamatos innováció révén ezek a technológiák a fotovoltaikus iparág növekedését és átalakulását hajtják.
