Fotoelektriskās (FV) šūnas parasti tiek izgatavotas no pusvadītāju materiāliem, piemēram, silīcija, un tām ir gan pozitīvie, gan negatīvie elektrodi. Saules gaismas ietekmē rodas fotoelektriskais efekts, kas acumirklī pārvērš gaismas enerģiju elektriskajā enerģijā līdzstrāvas (DC) veidā. Šo elektrību var vai nu uzglabāt baterijās, vai arī pārveidot maiņstrāvā (AC), izmantojot invertoru, lai apmierinātu dažādas enerģijas vajadzības. FV šūnas bieži tiek savienotas virknē vai paralēli, veidojot moduļus, kurus pēc tam saliek blokos lielākai enerģijas jaudai.
1. Alumīnija aizmugurējās virsmas lauka (BSF) šūnas
Struktūra un princips
BSF šūnas ir izplatīts saules bateriju veids, kurās kā aizmugurējo elektrodu izmanto alumīnija pārklājumu. Tas veido aizmugurējo elektrisko lauku, kas palīdz virzīt elektronus uz aizmugurējo elektrodu, uzlabojot enerģijas pārveidošanas efektivitāti. Ražošanas process ietver silīcija virsmas dopēšanu ar fosforu, lai izveidotu N tipa apgabalu, plēves vai pārklājuma uzklāšanu, lai priekšpusē izveidotu P tipa apgabalu, un pn pārejas izveidi. Visbeidzot, strāvas savākšanai tiek pievienoti metāla režģi.
Attīstības vēsture
BSF šūnas, kas pirmo reizi tika ierosinātas 1973. gadā, bija agrākā komercializētā kristāliskā silīcija šūnu struktūra. Līdz 2016. gadam tās veidoja vairāk nekā 90% no tirgus daļas.
Priekšrocības
BSF šūnas ir ievērojamas ar savu vienkāršību, rentabilitāti un nobriedušu tehnoloģiju.
2. PERC šūnas
Nosaukuma izcelsme
PERC apzīmē pasivēto emitētāju un aizmugurējo šūnu.
Process un veiktspēja
Balstoties uz tradicionālajām BSF šūnām, PERC tehnoloģija pievieno divus galvenos soļus: aizmugurējās virsmas pasivāciju un lāzera atvēršanu, ievērojami palielinot efektivitāti. Ražošanas process ietver plākšņu tīrīšanu un teksturēšanu, difūziju pn savienojumu izveidei, lāzera dopingu selektīviem emitētājiem, aizmugurējo pasivāciju, lāzera urbšanu, sietspiedi, sintēšanu un testēšanu.
Priekšrocības
PERC šūnām ir vienkārša struktūra, īss ražošanas process un augsta iekārtu brieduma pakāpe.
3. Heterosakciju (HJT) šūnas
Struktūra
HJT šūnas ir hibrīdas saules baterijas, kas apvieno kristāliskā silīcija substrātus un amorfā silīcija plēves. Tās heterosavienojumu saskarnē iestrādā iekšējus amorfā silīcija slāņus, lai pasivētu priekšējo un aizmugurējo virsmu. Simetriskā struktūra ietver N veida kristāliskā silīcija substrātu, Pi amorfā silīcija slāni gaismu vērstajā pusē, iN amorfā silīcija slāni aizmugurē un caurspīdīgus elektrodus un kopnes abās pusēs. Tās ir bifaciālas šūnas.
Priekšrocības
HJT šūnām ir augsta efektivitāte, zema degradācija, zems temperatūras koeficients, augsta bifacialitāte, vienkāršoti procesi un piemērotība plānākām plāksnēm.
4. TOPCon šūnas
Tehniskais princips
TOPCon (tuneļa oksīda pasivētā kontakta) šūnas ir balstītas uz selektīvā nesēja principu. Tām ir īpaši plāns silīcija oksīda slānis un dopēts silīcija slānis aizmugurē, veidojot pasivētu kontakta struktūru. Tas samazina virsmas un metāla kontakta rekombināciju, radot ievērojamu potenciālu N-PERT šūnu efektivitātes uzlabošanai.
Procesa funkcijas
TOPCon šūnas izmanto N tipa silīcija substrātus un prasa minimālas izmaiņas esošajās P tipa ražošanas līnijās, piemēram, bora difūzijas un plānplēves uzklāšanas iekārtu pievienošanu. Tās novērš nepieciešamību pēc aizmugurējām atverēm un izlīdzināšanas, vienkāršojot ražošanu un uzlabojot saderību ar PERC un N-PERT šūnu procesiem.
Priekšrocības
TOPCon šūnām ir zema degradācija, augsta bifacialitāte un zems temperatūras koeficients, kas nodrošina izcilu veiktspēju saules elektrostacijās.
5. IBC šūnas
Struktūra un princips
Savstarpēji savienotas aizmugures kontakta (IBC) šūnas pārvieto visas priekšējās puses elektrodu režģa līnijas uz aizmuguri, izvietojot pn pārejas un metāla kontaktus savstarpēji savienotā rakstā. Tas samazina ēnojumu un palielina gaismas absorbciju. Bez priekšējās puses metāla kontaktiem IBC šūnas nodrošina lielāku aktīvo laukumu fotonu konversijai.
Tehnoloģiju integrācija
IBC šūnas var integrēties ar citām tehnoloģijām, piemēram, PERC, TOPCon, HJT un perovskītu, veidojot uzlabotas hibrīdšūnas, piemēram, "TBC" (TOPCon-IBC) un "HBC" (HJT-IBC).
Pielietojuma potenciāls
Ar savu estētiski pievilcīgo dizainu IBC šūnas ir labi piemērotas ēkās integrētām fotoelektriskajām sistēmām (BIPV) un tām ir labas komerciālas perspektīvas.
Secinājums
Katram fotoelektrisko elementu veidam ir unikālas priekšrocības un izšķiroša loma saules enerģijas tehnoloģiju attīstībā. Pateicoties nepārtrauktai inovācijai, šīs tehnoloģijas veicina fotoelektrisko elementu nozares izaugsmi un pārveidi.
