Celulele fotovoltaice (PV) sunt de obicei fabricate din materiale semiconductoare, cum ar fi siliciul, și au atât electrozi pozitivi, cât și negativi. Atunci când sunt expuse la lumina soarelui, se produce efectul fotovoltaic, transformând instantaneu energia luminoasă în energie electrică sub formă de curent continuu (CC). Această electricitate poate fi fie stocată în baterii, fie convertită în curent alternativ (CA) prin intermediul unui invertor pentru a satisface diverse nevoi energetice. Celulele fotovoltaice sunt adesea conectate în serie sau paralel pentru a forma module, care sunt apoi asamblate în matrici pentru puteri energetice mai mari.
1. Celule de câmp de suprafață spate din aluminiu (BSF)
Structură și principiu
Celulele BSF sunt un tip comun de celulă solară care utilizează un înveliș de aluminiu ca electrod posterior. Acesta formează un câmp electric posterior care ajută la direcționarea electronilor către electrodul posterior, sporind eficiența conversiei energiei. Procesul de producție implică doparea suprafeței de siliciu cu fosfor pentru a crea o regiune de tip N, aplicarea unei pelicule sau a unui înveliș pentru a forma o regiune de tip P pe partea frontală și formarea unei joncțiuni pn. În cele din urmă, se adaugă grile metalice pentru a colecta curentul.
Istoricul dezvoltării
Propuse pentru prima dată în 1973, celulele BSF au fost cea mai veche structură celulară de siliciu cristalin comercializată. Până în 2016, acestea reprezentau peste 90% din cota de piață.
Avantaje
Celulele BSF sunt remarcabile pentru simplitatea, eficiența costurilor și tehnologia lor matură.
2. Celule PERC
Originea denumirii
PERC înseamnă Emițător Pasiv și Celulă Posterioară.
Proces și performanță
Bazându-se pe celulele BSF tradiționale, tehnologia PERC adaugă două etape cheie: pasivizarea suprafeței posterioare și deschiderea cu laser, sporind semnificativ eficiența. Procesul de fabricație include curățarea și texturarea plachetelor, difuzia pentru a crea joncțiuni pn, doparea cu laser pentru emițători selectivi, pasivarea posterioară, găurirea cu laser, serigrafia, sinterizarea și testarea.
Avantaje
Celulele PERC prezintă o structură simplă, un proces de fabricație scurt și echipamente de înaltă maturitate.
3. Celule cu heterojoncțiune (HJT)
Structura
Celulele HJT sunt celule solare hibride care combină substraturi de siliciu cristalin și pelicule de siliciu amorf. Acestea încorporează straturi intrinseci de siliciu amorf la interfața heterojoncțiunii pentru a pasiva suprafețele frontale și posterioare. Structura simetrică include un substrat de siliciu cristalin de tip N, un strat de siliciu amorf Pi pe partea orientată spre lumină, un strat de siliciu amorf iN pe spate și electrozi și bare colectoare transparente pe ambele părți. Acestea sunt celule bifaciale.
Avantaje
Celulele HJT se mândresc cu eficiență ridicată, degradare redusă, un coeficient de temperatură scăzut, bifacialitate ridicată, procese simplificate și compatibilitate cu napolitane mai subțiri.
4. Celule TOPCon
Principiu tehnic
Celulele TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) se bazează pe principiul purtătorilor selectivi. Acestea prezintă un strat ultra-subțire de oxid de siliciu și un strat de siliciu dopat pe spate, formând o structură de contact pasivată. Acest lucru reduce recombinarea suprafeței și a contactului metalic, creând un potențial semnificativ pentru îmbunătățirea eficienței celulelor N-PERT.
Caracteristici ale procesului
Celulele TOPCon utilizează substraturi de siliciu de tip N și necesită modificări minime ale liniilor de producție de tip P existente, cum ar fi adăugarea de echipamente de difuzie a borului și depunere de peliculă subțire. Acestea elimină necesitatea deschiderilor posterioare și a alinierii, simplificând fabricația și sporind compatibilitatea cu procesele celulelor PERC și N-PERT.
Avantaje
Celulele TOPCon prezintă o degradare redusă, o bifacialitate ridicată și un coeficient de temperatură scăzut, rezultând performanțe excelente în centralele solare.
5. Celule IBC
Structură și principiu
Celulele cu contact posterior interdigitat (IBC) mută toate liniile grilei electrozilor din față în spate, aranjând joncțiunile pn și contactele metalice într-un model interdigitat. Acest lucru reduce umbrirea și crește absorbția luminii. Fără contacte metalice din față, celulele IBC oferă o suprafață activă mai mare pentru conversia fotonilor.
Integrarea tehnologiei
Celulele IBC se pot integra cu alte tehnologii precum PERC, TOPCon, HJT și perovskit, formând celule hibride avansate precum „TBC” (TOPCon-IBC) și „HBC” (HJT-IBC).
Potențial de aplicare
Datorită designului lor plăcut din punct de vedere estetic, celulele IBC sunt potrivite pentru sistemele fotovoltaice integrate în clădiri (BIPV) și au perspective comerciale puternice.
Concluzie
Fiecare tip de celulă fotovoltaică oferă avantaje unice și joacă un rol esențial în avansarea tehnologiilor de energie solară. Prin inovație continuă, aceste tehnologii stimulează creșterea și transformarea industriei fotovoltaice.
