태양광(PV) 전지는 일반적으로 실리콘과 같은 반도체 재료로 만들어지며 양극과 음극을 모두 가지고 있습니다. 햇빛에 노출되면 광전 효과가 발생하여 빛 에너지가 즉시 직류(DC) 형태의 전기 에너지로 변환됩니다. 이 전기는 배터리에 저장하거나 인버터를 통해 교류(AC)로 변환하여 다양한 에너지 수요를 충족할 수 있습니다. 태양광 전지는 종종 직렬 또는 병렬로 연결되어 모듈을 구성하고, 이러한 모듈들을 모아 어레이를 만들어 더 큰 에너지 출력을 얻습니다.
1. 알루미늄 후면 필드(BSF) 셀
구조와 원리
BSF 셀은 후면 전극으로 알루미늄 코팅을 사용하는 일반적인 태양 전지 유형입니다. 이 코팅은 후면 전기장을 형성하여 전자를 후면 전극으로 이동시켜 에너지 변환 효율을 향상시킵니다. 제조 공정은 실리콘 표면에 인을 도핑하여 N형 영역을 만들고, 전면에 필름이나 코팅을 적용하여 P형 영역을 형성한 후 pn 접합을 형성하는 단계를 포함합니다. 마지막으로 전류를 모으기 위해 금속 그리드를 추가합니다.
개발 역사
1973년에 처음 제안된 BSF 셀은 최초로 상용화된 결정질 실리콘 셀 구조였습니다. 2016년에는 시장 점유율이 90%를 넘었습니다.
장점
BSF 세포는 단순성, 비용 효율성 및 성숙한 기술로 유명합니다.
2. PERC 세포
이름의 유래
PERC는 패시베이션 처리된 이미터 및 후면 셀을 의미합니다.
프로세스 및 성능
기존 BSF 셀을 기반으로 하는 PERC 기술은 후면 표면 패시베이션과 레이저 개방이라는 두 가지 핵심 단계를 추가하여 효율을 크게 향상시킵니다. 제조 공정에는 웨이퍼 세척 및 텍스처링, pn 접합 형성을 위한 확산, 선택적 에미터 생성을 위한 레이저 도핑, 후면 패시베이션, 레이저 드릴링, 스크린 인쇄, 소결 및 테스트가 포함됩니다.
장점
PERC 전지는 구조가 간단하고 제조 공정이 짧으며 장비 성숙도가 높다는 특징이 있습니다.
3. 이종접합(HJT) 세포
구조
HJT 셀은 결정질 실리콘 기판과 비정질 실리콘 박막을 결합한 하이브리드 태양전지입니다. 이 셀은 이종접합 계면에 비정질 실리콘 층을 도입하여 전면과 후면을 패시베이션합니다. 대칭 구조는 N형 결정질 실리콘 기판, 광 조사면의 Pi형 비정질 실리콘 층, 후면의 iN형 비정질 실리콘 층, 그리고 양쪽 측면에 투명 전극과 버스바를 포함합니다. 이러한 셀은 양면형 태양전지입니다.
장점
HJT 셀은 높은 효율, 낮은 열화, 낮은 온도 계수, 높은 양면성, 간소화된 공정 및 얇은 웨이퍼에 적합하다는 장점을 가지고 있습니다.
4. TOPCon 셀
기술적 원리
TOPCon(터널 산화막 패시베이션 접촉) 셀은 선택적 전하 운반체 원리를 기반으로 합니다. 이 셀은 후면에 초박형 산화규소층과 도핑된 실리콘층을 형성하여 패시베이션 접촉 구조를 만듭니다. 이는 표면 및 금속 접촉 재결합을 감소시켜 N-PERT 셀의 효율 향상에 상당한 잠재력을 제공합니다.
프로세스 특징
TOPCon 셀은 N형 실리콘 기판을 사용하며, 기존 P형 생산 라인에 붕소 확산 및 박막 증착 장비 추가와 같은 최소한의 변경만 필요합니다. 후면 개구부와 정렬이 필요 없어 제조 공정이 간소화되고 PERC 및 N-PERT 셀 공정과의 호환성이 향상됩니다.
장점
TOPCon 전지는 낮은 열화율, 높은 양면성, 낮은 온도 계수를 나타내어 태양광 발전소에서 탁월한 성능을 발휘합니다.
5. IBC 세포
구조와 원리
인터디지테이트 백 컨택트(IBC) 셀은 전면 전극 그리드 라인을 모두 후면으로 옮기고 pn 접합부와 금속 접점을 인터디지테이트 패턴으로 배열합니다.これにより 음영이 줄어들고 광 흡수율이 증가합니다. 전면 금속 접점이 없으므로 IBC 셀은 광자 변환을 위한 더 넓은 활성 영역을 제공합니다.
기술 통합
IBC 셀은 PERC, TOPCon, HJT 및 페로브스카이트와 같은 다른 기술과 통합되어 "TBC"(TOPCon-IBC) 및 "HBC"(HJT-IBC)와 같은 고급 하이브리드 셀을 형성할 수 있습니다.
응용 가능성
미적으로 뛰어난 디자인을 갖춘 IBC 셀은 건물 일체형 태양광 발전(BIPV)에 매우 적합하며, 상업적 전망이 밝습니다.
결론
각 유형의 태양광 전지는 고유한 장점을 제공하며 태양광 발전 기술 발전에 중추적인 역할을 합니다. 지속적인 혁신을 통해 이러한 기술들은 태양광 산업의 성장과 변화를 주도하고 있습니다.
