Fotovoltaiska celler (PV) tillverkas vanligtvis av halvledarmaterial som kisel och har både positiva och negativa elektroder. När de utsätts för solljus uppstår den fotovoltaiska effekten, som omedelbart omvandlar ljusenergi till elektrisk energi i form av likström (DC). Denna elektricitet kan antingen lagras i batterier eller omvandlas till växelström (AC) via en växelriktare för att möta olika energibehov. PV-celler är ofta serie- eller parallellkopplade för att bilda moduler, som sedan monteras i matriser för större energiutgångar.
1. Aluminium Back Surface Field (BSF) celler
Struktur och princip
BSF-celler är en vanlig typ av solceller som använder en aluminiumbeläggning som bakelektrod. Detta bildar ett bakre elektriskt fält som hjälper till att driva elektroner till bakelektroden, vilket förbättrar energiomvandlingseffektiviteten. Produktionsprocessen innebär att kiselytan dopas med fosfor för att skapa en N-typregion, appliceras en film eller beläggning för att bilda en P-typregion på framsidan och bildas en pn-övergång. Slutligen läggs metallgaller till för att samla ström.
Utvecklingshistoria
BSF-celler, som först föreslogs 1973, var den tidigaste kommersialiserade kristallina kiselcellstrukturen. År 2016 stod de för över 90 % av marknadsandelen.
Fördelar
BSF-celler är kända för sin enkelhet, kostnadseffektivitet och mogna teknik.
2. PERC-celler
Namngivningens ursprung
PERC står för passiverad emitter och bakre cell.
Process och prestanda
PERC-tekniken bygger vidare på traditionella BSF-celler och lägger till två viktiga steg: bakre ytpassivering och laseröppning, vilket avsevärt ökar effektiviteten. Tillverkningsprocessen inkluderar rengöring och texturering av wafer, diffusion för att skapa pn-övergångar, laserdopning för selektiva emitterare, bakre passivering, laserborrning, screentryck, sintring och testning.
Fördelar
PERC-celler har en enkel struktur, kort tillverkningsprocess och hög utrustningsmognad.
3. Heterojunction (HJT) celler
Strukturera
HJT-celler är hybridsolceller som kombinerar kristallina kiselsubstrat och amorfa kiselfilmer. De innehåller intrinsiska amorfa kiselskikt vid heteroövergångsgränssnittet för att passivera de främre och bakre ytorna. Den symmetriska strukturen inkluderar ett kristallint kiselsubstrat av N-typ, ett amorft Pi-kiselskikt på den ljusvända sidan, ett iN-amorft iselskikt på baksidan och transparenta elektroder och samlingsskenor på båda sidor. Dessa är bifaciala celler.
Fördelar
HJT-celler har hög effektivitet, låg nedbrytning, låg temperaturkoefficient, hög bifacitet, förenklade processer och lämplighet för tunnare wafers.
4. TOPCon-celler
Teknisk princip
TOPCon-celler (Tunnel Oxide Passivated Contact) är baserade på principen om selektiva bärare. De har ett ultratunt kiseloxidlager och ett dopat kisellager på baksidan, vilket bildar en passiverad kontaktstruktur. Detta minskar rekombination av yt- och metallkontakter, vilket skapar betydande potential för effektivitetsförbättringar i N-PERT-celler.
Processfunktioner
TOPCon-celler använder kiselsubstrat av N-typ och kräver minimala förändringar av befintliga produktionslinjer av P-typ, såsom att lägga till utrustning för bordiffusion och tunnfilmsdeponering. De eliminerar behovet av bakre öppningar och uppriktning, vilket förenklar tillverkningen och förbättrar kompatibiliteten med PERC- och N-PERT-cellprocesser.
Fördelar
TOPCon-celler uppvisar låg nedbrytning, hög bifacitet och en låg temperaturkoefficient, vilket ger utmärkt prestanda i solkraftverk.
5. IBC-celler
Struktur och princip
IBC-celler (Interdigitated Back Contact) flyttar alla framsidans elektrodnätlinjer bakåt, vilket arrangerar pn-övergångarna och metallkontakterna i ett sammanflätat mönster. Detta minskar skuggning och ökar ljusabsorptionen. Utan framsidans metallkontakter ger IBC-celler en större aktiv yta för fotonomvandling.
Teknikintegration
IBC-celler kan integreras med andra tekniker som PERC, TOPCon, HJT och perovskit, och bilda avancerade hybridceller som "TBC" (TOPCon-IBC) och "HBC" (HJT-IBC).
Applikationspotential
Med sin estetiskt tilltalande design är IBC-celler väl lämpade för byggnadsintegrerad solcellsteknik (BIPV) och har starka kommersiella möjligheter.
Slutsats
Varje typ av solcell erbjuder unika fördelar och spelar en avgörande roll i utvecklingen av solenergiteknik. Genom kontinuerlig innovation driver dessa tekniker tillväxten och omvandlingen av solcellsindustrin.
