Fotovoltiniai (FV) elementai paprastai gaminami iš puslaidininkinių medžiagų, tokių kaip silicis, ir turi tiek teigiamus, tiek neigiamus elektrodus. Veikiant saulės šviesai, atsiranda fotovoltinis efektas, kuris akimirksniu paverčia šviesos energiją elektros energija nuolatinės srovės (DC) pavidalu. Ši elektra gali būti kaupiama baterijose arba konvertuojama į kintamąją srovę (AC) naudojant keitiklį, kad būtų patenkinti įvairūs energijos poreikiai. FV elementai dažnai jungiami nuosekliai arba lygiagrečiai, kad sudarytų modulius, kurie vėliau surenkami į matricas, kad būtų galima gauti didesnę energijos galią.
1. Aliuminio galinio paviršiaus lauko (BSF) ląstelės
Struktūra ir principas
BSF elementai yra įprastas saulės elementų tipas, kuriame kaip galinis elektrodas naudojama aliuminio danga. Tai sukuria galinį elektrinį lauką, kuris padeda elektronams judėti link galinio elektrodo, taip padidindamas energijos konversijos efektyvumą. Gamybos procesas apima silicio paviršiaus legiravimą fosforu, kad būtų sukurta N tipo sritis, plėvelės arba dangos užtepimą, kad priekinėje pusėje būtų suformuota P tipo sritis, ir pn sandūros formavimą. Galiausiai pridedamos metalinės grotelės srovei surinkti.
Vystymosi istorija
Pirmą kartą pasiūlyti 1973 m., BSF elementai buvo anksčiausiai komercializuota kristalinio silicio elementų struktūra. Iki 2016 m. jie sudarė daugiau nei 90 % rinkos dalies.
Privalumai
BSF ląstelės pasižymi savo paprastumu, ekonomiškumu ir brandžia technologija.
2. PERC ląstelės
Vardo kilmė
PERC reiškia pasyvuotą emitterį ir galinį elementą.
Procesas ir našumas
Remiantis tradicinėmis BSF ląstelėmis, PERC technologija prideda du pagrindinius etapus: galinio paviršiaus pasyvavimą ir lazerinį atidarymą, taip ženkliai padidindama efektyvumą. Gamybos procesas apima plokštelių valymą ir tekstūravimą, difuziją pn sandūroms sukurti, lazerinį legiravimą selektyviems spinduoliams, galinį pasyvavimą, lazerinį gręžimą, šilkografiją, sukepinimą ir bandymą.
Privalumai
PERC elementai pasižymi paprasta struktūra, trumpu gamybos procesu ir dideliu įrangos brandumu.
3. Heterosandūros (HJT) ląstelės
Struktūra
HJT elementai yra hibridiniai saulės elementai, kuriuose derinami kristalinio silicio pagrindai ir amorfinio silicio plėvelės. Juose heterosandūros sąsajoje yra vidiniai amorfinio silicio sluoksniai, skirti pasyvuoti priekinį ir galinį paviršius. Simetriška struktūra apima N tipo kristalinio silicio pagrindą, Pi amorfinio silicio sluoksnį šviesai nukreiptoje pusėje, iN amorfinio silicio sluoksnį galinėje pusėje ir skaidrius elektrodus bei šynas abiejose pusėse. Tai yra dvifaziai elementai.
Privalumai
HJT elementai pasižymi dideliu efektyvumu, mažu degradacijos laipsniu, mažu temperatūros koeficientu, dideliu dvifaziu pobūdžiu, supaprastintais procesais ir tinkamumu plonesnėms plokštelėms.
4. TOPCon ląstelės
Techninis principas
TOPCon (tunelinio oksido pasivuoto kontakto) elementai yra pagrįsti selektyvaus nešiklio principu. Jie turi itin ploną silicio oksido sluoksnį ir legiruotą silicio sluoksnį gale, sudarančius pasyvuotą kontaktinę struktūrą. Tai sumažina paviršiaus ir metalo kontakto rekombinaciją, sukurdama didelį N-PERT elementų efektyvumo didinimo potencialą.
Proceso ypatybės
„TOPCon“ elementuose naudojami N tipo silicio substratai, todėl jiems reikia minimalių esamų P tipo gamybos linijų pakeitimų, pavyzdžiui, boro difuzijos ir plonasluoksnio nusodinimo įrangos. Jie pašalina galinių angų ir lygiavimo poreikį, supaprastina gamybą ir pagerina suderinamumą su PERC ir N-PERT elementų procesais.
Privalumai
TOPCon elementai pasižymi mažu degradacijos laipsniu, dideliu bifacialumu ir mažu temperatūros koeficientu, todėl puikiai veikia saulės elektrinėse.
5. IBC ląstelės
Struktūra ir principas
Susipynusių galinių kontaktų (IBC) elementai perkelia visas priekinės pusės elektrodų tinklelio linijas į galą, išdėstydami pn sandūras ir metalinius kontaktus susipynusia struktūra. Tai sumažina šešėliavimą ir padidina šviesos absorbciją. Kadangi IBC elementai neturi priekinių metalinių kontaktų, jie suteikia didesnį aktyvų plotą fotonų konversijai.
Technologijų integracija
IBC ląstelės gali integruotis su kitomis technologijomis, tokiomis kaip PERC, TOPCon, HJT ir perovskitas, sudarydamos pažangias hibridines ląsteles, tokias kaip „TBC“ (TOPCon-IBC) ir „HBC“ (HJT-IBC).
Taikymo potencialas
Dėl estetiškai patrauklaus dizaino IBC elementai puikiai tinka pastatuose integruotoms fotovoltinėms sistemoms (BIPV) ir turi dideles komercines perspektyvas.
Išvada
Kiekvienas fotovoltinių elementų tipas pasižymi unikaliais privalumais ir atlieka lemiamą vaidmenį tobulinant saulės energijos technologijas. Nuolat diegdamos inovacijas, šios technologijos skatina fotovoltinių elementų pramonės augimą ir transformaciją.
