Fotovoltaične (PV) celice so običajno izdelane iz polprevodniških materialov, kot je silicij, in imajo tako pozitivne kot negativne elektrode. Ko so izpostavljene sončni svetlobi, se pojavi fotovoltaični učinek, ki svetlobno energijo takoj pretvori v električno energijo v obliki enosmernega toka (DC). To elektriko je mogoče shraniti v baterijah ali pretvoriti v izmenični tok (AC) prek razsmernika, da se zadovoljijo različne energetske potrebe. PV celice so pogosto zaporedno ali vzporedno povezane v module, ki se nato sestavijo v nize za večje energijske izhode.
1. Celice z aluminijastim zadnjim površinskim poljem (BSF)
Struktura in načelo
Celice BSF so pogosta vrsta sončnih celic, ki kot zadnjo elektrodo uporabljajo aluminijasto prevleko. To ustvari zadnje električno polje, ki pomaga usmerjati elektrone na zadnjo elektrodo in s tem poveča učinkovitost pretvorbe energije. Proizvodni postopek vključuje dopiranje silicijeve površine s fosforjem, da se ustvari območje tipa N, nanos filma ali prevleke za oblikovanje območja tipa P na sprednji strani in oblikovanje pn spoja. Na koncu se dodajo kovinske mreže za zbiranje toka.
Zgodovina razvoja
Celice BSF, ki so bile prvič predlagane leta 1973, so bile najzgodnejša komercializirana struktura kristalnih silicijevih celic. Do leta 2016 so predstavljale več kot 90 % tržnega deleža.
Prednosti
Celice BSF so znane po svoji preprostosti, stroškovni učinkovitosti in zreli tehnologiji.
2. PERC celice
Izvor poimenovanja
PERC je kratica za pasivirani oddajnik in zadnjo celico.
Postopek in uspešnost
Tehnologija PERC, ki temelji na tradicionalnih celicah BSF, dodaja dva ključna koraka: pasivacijo zadnje površine in lasersko odpiranje, kar znatno poveča učinkovitost. Proizvodni proces vključuje čiščenje in teksturiranje rezin, difuzijo za ustvarjanje pn spojev, lasersko dopiranje za selektivne sevalce, pasivacijo zadnje površine, lasersko vrtanje, sitotisk, sintranje in testiranje.
Prednosti
Celice PERC imajo preprosto strukturo, kratek proizvodni proces in visoko stopnjo zrelosti opreme.
3. Heterospojne (HJT) celice
Struktura
Celice HJT so hibridne sončne celice, ki združujejo kristalne silicijeve substrate in amorfne silicijeve filme. Na heterogenem vmesniku imajo vgrajene intrinzične amorfne silicijeve plasti za pasivizacijo sprednje in zadnje površine. Simetrična struktura vključuje kristalni silicijev substrat tipa N, plast amorfnega silicija Pi na strani, obrnjeni proti svetlobi, plast amorfnega silicija iN na zadnji strani ter prozorne elektrode in vodila na obeh straneh. To so dvostranske celice.
Prednosti
Celice HJT se ponašajo z visoko učinkovitostjo, nizko degradacijo, nizkim temperaturnim koeficientom, visoko bifacialnostjo, poenostavljenimi postopki in primernostjo za tanjše rezine.
4. TOPCon celice
Tehnično načelo
Celice TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) temeljijo na principu selektivnega nosilca naboja. Imajo ultra tanko plast silicijevega oksida in dopirano plast silicija na zadnji strani, ki tvorita pasivizirano kontaktno strukturo. To zmanjšuje rekombinacijo površinskih in kovinskih kontaktov, kar ustvarja pomemben potencial za izboljšanje učinkovitosti celic N-PERT.
Značilnosti procesa
Celice TOPCon uporabljajo silicijeve substrate tipa N in zahtevajo minimalne spremembe obstoječih proizvodnih linij tipa P, kot je dodajanje opreme za difuzijo bora in nanašanje tankih filmov. Odpravljajo potrebo po zadnjih odprtinah in poravnavi, kar poenostavlja proizvodnjo in izboljšuje združljivost s procesi celic PERC in N-PERT.
Prednosti
TOPCon celice kažejo nizko degradacijo, visoko bifacialnost in nizek temperaturni koeficient, kar zagotavlja odlično delovanje v sončnih elektrarnah.
5. Celice IBC
Struktura in načelo
Celice z medsebojno povezanimi zadnjimi stiki (IBC) premaknejo vse mrežne črte elektrod na sprednji strani nazaj, pri čemer so pn stiki in kovinski stiki razporejeni v medsebojno povezanem vzorcu. To zmanjša senčenje in poveča absorpcijo svetlobe. Ker celice IBC nimajo kovinskih stikov na sprednji strani, zagotavljajo večjo aktivno površino za pretvorbo fotonov.
Integracija tehnologije
Celice IBC se lahko integrirajo z drugimi tehnologijami, kot so PERC, TOPCon, HJT in perovskit, ter tvorijo napredne hibridne celice, kot sta "TBC" (TOPCon-IBC) in "HBC" (HJT-IBC).
Potencial uporabe
Zaradi estetsko privlačne zasnove so celice IBC zelo primerne za fotovoltaiko, integrirano v stavbe (BIPV), in imajo dobre komercialne možnosti.
Zaključek
Vsaka vrsta sončne celice ponuja edinstvene prednosti in igra ključno vlogo pri napredku tehnologij sončne energije. Z nenehnimi inovacijami te tehnologije spodbujajo rast in preobrazbo fotovoltaične industrije.
