Fotovoltaiske (PV) celler er vanligvis laget av halvledermaterialer som silisium og har både positive og negative elektroder. Når de utsettes for sollys, oppstår den fotovoltaiske effekten, som umiddelbart omdanner lysenergi til elektrisk energi i form av likestrøm (DC). Denne elektrisiteten kan enten lagres i batterier eller konverteres til vekselstrøm (AC) via en inverter for å dekke ulike energibehov. PV-celler er ofte koblet i serie eller parallelt for å danne moduler, som deretter settes sammen i matriser for større energiutganger.
1. Aluminium bakoverflatefeltceller (BSF)
Struktur og prinsipp
BSF-celler er en vanlig type solcelle som bruker et aluminiumsbelegg som bakelektrode. Dette danner et bakre elektrisk felt som bidrar til å drive elektroner til bakelektroden, noe som forbedrer energiomformingseffektiviteten. Produksjonsprosessen innebærer å dope silisiumoverflaten med fosfor for å lage et N-type område, påføre en film eller et belegg for å danne et P-type område på forsiden, og danne et pn-kryss. Til slutt legges metallgitter til for å samle strøm.
Utviklingshistorie
BSF-celler ble først foreslått i 1973, og var den tidligste kommersialiserte krystallinske silisiumcellestrukturen. I 2016 sto de for over 90 % av markedsandelen.
Fordeler
BSF-celler er bemerkelsesverdige for sin enkelhet, kostnadseffektivitet og modne teknologi.
2. PERC-celler
Navngivningens opprinnelse
PERC står for passivert emitter og bakcelle.
Prosess og ytelse
PERC-teknologien bygger på tradisjonelle BSF-celler og legger til to viktige trinn: passivering av bakre overflate og laseråpning, noe som øker effektiviteten betydelig. Produksjonsprosessen inkluderer rengjøring og teksturering av wafere, diffusjon for å lage pn-overganger, laserdoping for selektive emittere, passivering av bakre overflate, laserboring, silketrykk, sintring og testing.
Fordeler
PERC-celler har en enkel struktur, kort produksjonsprosess og høy utstyrsmodenhet.
3. Heterojunksjonsceller (HJT-celler)
Struktur
HJT-celler er hybride solceller som kombinerer krystallinske silisiumsubstrater og amorfe silisiumfilmer. De inneholder iboende amorfe silisiumlag ved heterojunksjonsgrensesnittet for å passivere front- og bakflatene. Den symmetriske strukturen inkluderer et N-type krystallinsk silisiumsubstrat, et amorft Pi-silisiumlag på den lysvendte siden, et iN-amorft silisiumlag på baksiden, og transparente elektroder og samleskinner på begge sider. Disse er bifaciale celler.
Fordeler
HJT-celler kan skryte av høy effektivitet, lav nedbrytning, lav temperaturkoeffisient, høy bifasialitet, forenklede prosesser og egnethet for tynnere wafere.
4. TOPCon-celler
Teknisk prinsipp
TOPCon-celler (Tunnel Oxide Passivated Contact) er basert på prinsippet om selektive bærere. De har et ultratynt silisiumoksidlag og et dopet silisiumlag på baksiden, som danner en passivert kontaktstruktur. Dette reduserer rekombinasjon av overflate- og metallkontakter, noe som skaper et betydelig potensial for effektivitetsforbedring i N-PERT-celler.
Prosessfunksjoner
TOPCon-celler bruker N-type silisiumsubstrater og krever minimale endringer i eksisterende P-type produksjonslinjer, som for eksempel å legge til utstyr for bordiffusjon og tynnfilmavsetning. De eliminerer behovet for bakre åpninger og justering, noe som forenkler produksjonen og forbedrer kompatibiliteten med PERC- og N-PERT-celleprosesser.
Fordeler
TOPCon-celler viser lav nedbrytning, høy bifasialitet og en lav temperaturkoeffisient, noe som gir utmerket ytelse i solkraftverk.
5. IBC-celler
Struktur og prinsipp
Interdigiterte bakkontaktceller (IBC-celler) flytter alle elektrodenettlinjer på forsiden bakover, og arrangerer pn-overgangene og metallkontaktene i et interdigitert mønster. Dette reduserer skyggelegging og øker lysabsorpsjonen. Uten metallkontakter på forsiden gir IBC-celler et større aktivt område for fotonkonvertering.
Teknologiintegrasjon
IBC-celler kan integreres med andre teknologier som PERC, TOPCon, HJT og perovskitt, og danne avanserte hybridceller som "TBC" (TOPCon-IBC) og "HBC" (HJT-IBC).
Søknadspotensial
Med sitt estetisk tiltalende design er IBC-celler godt egnet for bygningsintegrert solcellepanel (BIPV) og har sterke kommersielle utsikter.
Konklusjon
Hver type PV-celle tilbyr unike fordeler og spiller en sentral rolle i utviklingen av solenergiteknologier. Gjennom kontinuerlig innovasjon driver disse teknologiene veksten og transformasjonen av den solcelleindustrien.
