תאים פוטו-וולטאיים (PV) עשויים בדרך כלל מחומרים מוליכים למחצה כמו סיליקון וכוללים אלקטרודות חיוביות ושליליות כאחד. כאשר הם נחשפים לאור שמש, מתרחש אפקט פוטו-וולטאי, הממיר באופן מיידי אנרגיית אור לאנרגיה חשמלית בצורת זרם ישר (DC). חשמל זה יכול להיות מאוחסן בסוללות או מומר לזרם חילופין (AC) באמצעות ממיר כדי לענות על צורכי אנרגיה מגוונים. תאי PV מחוברים לעתים קרובות בטור או במקביל ליצירת מודולים, אשר לאחר מכן מורכבים למערכים לקבלת תפוקות אנרגיה גדולות יותר.
1. תאי שדה אחורי מאלומיניום (BSF)
מבנה ועקרון
תאי BSF הם סוג נפוץ של תאים סולאריים המשתמשים בציפוי אלומיניום כאלקטרודה אחורית. זה יוצר שדה חשמלי אחורי המסייע להניע אלקטרונים לאלקטרודה האחורית, ובכך משפר את יעילות המרת האנרגיה. תהליך הייצור כולל סימום משטח הסיליקון עם זרחן ליצירת אזור מסוג N, מריחת סרט או ציפוי ליצירת אזור מסוג P בחזית, ויצירת צומת pn. לבסוף, מוסיפים רשתות מתכת לאיסוף זרם.
היסטוריית פיתוח
תאי BSF, שהוצעו לראשונה בשנת 1973, היו מבנה תאי הסיליקון הגבישי המוקדם ביותר שאושר למסחר. עד שנת 2016 הם היוו למעלה מ-90% מנתח השוק.
יתרונות
תאי BSF בולטים בפשטותם, יעילותם כלכלית ובטכנולוגיה הבוגרת שלהם.
2. תאי PERC
מקור השם
PERC מייצג את הפולט והתא האחורי הפסיביים.
תהליך וביצועים
טכנולוגיית PERC, המבוססת על תאי BSF מסורתיים, מוסיפה שני שלבים עיקריים: פסיבציה של פני השטח האחוריים ופתיחת לייזר, מה שמגביר משמעותית את היעילות. תהליך הייצור כולל ניקוי וטקסטורה של פרוסות סיליקון, דיפוזיה ליצירת צומת pn, סימום לייזר עבור פולטים סלקטיביים, פסיבציה אחורית, קידוח לייזר, הדפסת משי, סינטור ובדיקה.
יתרונות
תאי PERC מתאפיינים במבנה פשוט, תהליך ייצור קצר ובשלות גבוהה של הציוד.
3. תאי הטרוצונקציה (HJT)
מִבְנֶה
תאי HJT הם תאים סולאריים היברידיים המשלבים מצעים של סיליקון גבישי וסרטים של סיליקון אמורפי. הם משלבים שכבות סיליקון אמורפי פנימיות בממשק ההטרוצונקציה כדי להפוך את המשטחים הקדמיים והאחוריים לפסיביים. המבנה הסימטרי כולל מצע סיליקון גבישי מסוג N, שכבת סיליקון אמורפי מסוג Pi בצד הפונה לאור, שכבת סיליקון אמורפי מסוג iN בצד האחורי, ואלקטרודות וסרגלי אספקה שקופים משני הצדדים. אלו הם תאים דו-פאציאליים.
יתרונות
תאי HJT מתהדרים ביעילות גבוהה, פירוק נמוך, מקדם טמפרטורה נמוך, דו-פאציאליות גבוהה, תהליכים פשוטים והתאמה לוופלים דקים יותר.
4. תאי TOPCon
עיקרון טכני
תאי TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) מבוססים על עקרון הנשא הסלקטיבי. הם כוללים שכבת סיליקון תחמוצת דקה במיוחד ושכבת סיליקון מסוממת בחלק האחורי, היוצרות מבנה מגע פסיבי. זה מפחית רקומבינציה של מגעי פני השטח והמגע המתכתי, ויוצר פוטנציאל משמעותי לשיפור היעילות בתאי N-PERT.
מאפייני התהליך
תאי TOPCon משתמשים במצעי סיליקון מסוג N ודורשים שינויים מינימליים בקווי ייצור קיימים מסוג P, כגון הוספת ציוד לפיזור בורון ושיקוע שכבה דקה. הם מבטלים את הצורך בפתחים אחוריים ויישור, מפשטים את הייצור ומשפרים את התאימות עם תהליכי תאי PERC ו-N-PERT.
יתרונות
תאי TOPCon מפגינים פירוק נמוך, דו-פאציאליות גבוהה ומקדם טמפרטורה נמוך, המניבים ביצועים מצוינים בתחנות כוח סולאריות.
5. תאי IBC
מבנה ועקרון
תאי מגע אחורי משולבים (IBC) מעבירים את כל קווי רשת האלקטרודות הקדמיות לאחור, ומסדרים את צמתי ה-pn ואת מגעי המתכת בתבנית משולבת. זה מפחית הצללה ומגביר את ספיגת האור. ללא מגעי מתכת קדמיים, תאי IBC מספקים שטח פעיל גדול יותר להמרת פוטונים.
שילוב טכנולוגי
תאי IBC יכולים להשתלב עם טכנולוגיות אחרות כגון PERC, TOPCon, HJT ופרובסקיט, וליצור תאים היברידיים מתקדמים כמו "TBC" (TOPCon-IBC) ו-"HBC" (HJT-IBC).
פוטנציאל יישום
הודות לעיצוב האסתטי הנעים שלהם, תאי IBC מתאימים היטב לאנרגיה פוטו-וולטאית משולבת בניין (BIPV) ויש להם סיכויים מסחריים חזקים.
מַסְקָנָה
כל סוג של תא פוטו-וולטאי מציע יתרונות ייחודיים וממלא תפקיד מרכזי בקידום טכנולוגיות אנרגיה סולארית. באמצעות חדשנות מתמשכת, טכנולוגיות אלו מניעות את הצמיחה והטרנספורמציה של תעשיית הפוטו-וולטאית.
