Déifgräifend Analyse vu Photovoltaesche Solarzellen: E Comprehensive Guide Part 1
Detailléiert Analyse vu Photovoltaik Solarzellen
Deel 1: Photovoltaic Zell Technology Pathways
An der Solarenergieindustrie bleift d'Effizienz verbesseren an d'Käschte reduzéieren déi pivotal Drivkraft an en éiwegt Thema vun der Diskussioun. Bannent der ëmfangräicher Solarwäertkette steet d'Solarzelle als Kär vum technologesche Fortschrëtt, a bestëmmt d'Effizienzgrenze vu Photovoltaik (PV) Produkter. Historesch huet de monokristalline PERC (Passivéierten Emitter a Rear Contact) Wee als e wesentleche Wendepunkt gedéngt, an immens bäigedroen fir d'Gitterparitéit fir d'Solarenergieproduktioun z'erreechen. Wéi och ëmmer, wéi seng Masseproduktiounsleistung seng Grenzen ukommt (mat Konversiounseffizienz erreecht ongeféier 23.3-23.5% an Net-Silicium kascht ongeféier 0.15 Yuan / W), erfuerdert d'Industrie dréngend d'Entwécklung vun neie Solarzelleweeër mat méi grousser Upgradepotenzial.
Zënter 2022 hunn N-Typ Zelltechnologien wéi TOPCon (Tunneloxid Passivéierte Kontakt), HJT (Heterojunction mat Intrinsic Thin Film), an XBC (eXtended Back Contact) eng nei Welle vun Expansiounszyklen initiéiert, déi d'Industrielandschaft nei formen. Dëst Kapitel fänkt mat den Aarbechtsprinzipien vun Photovoltaikzellen un, déi technologesch Evolutioun an d'Ënnerscheeder an Zelltechnologien zréckzéien, sou datt d'Weeër an d'Strategien fir d'Verbesserung vun der Photovoltaikzelleffizienz klären. Dëst leet de Grondlag fir spéider Analysen vu Produktiounskäschten an zukünfteg Trends.
(1) Iwwersiicht vun Photovoltaic Zell Technologien
Den Aarbechtsprinzip vun de Photovoltaikzellen baséiert op dem photovoltaeschen Effekt, deen fir d'éischt vum franséische Wëssenschaftler Edmont Becquerel am Joer 1839 entdeckt gouf. Ënner Beliichtung ginn Photone mat Energie méi grouss wéi d'Halbleiterbandgap vum Hallefleit absorbéiert, spannend Elektronen aus der Valenzband an d'Leedungsband , sou datt Elektronen-Lach-Paren entstinn. An enger Struktur, déi aus P-Typ an N-Typ Hallefleeder besteet, riicht dat agebaute elektresche Feld d'Bewegung vun Elektronen a Lächer, generéiert elektresche Stroum.
D'Bandgap-Breet vum Hallefleitmaterial beaflosst däitlech de Kuerzschlussstroum an d'Open-Circ-Spannung vun der Sonnenzell (Kuerzschlussstroum geet erop mat enger Ofsenkung vun der Bandgap-Breet, während d'Open-Circ-Spannung erofgeet). Dofir gëtt et theoretiséiert datt gëeegent Hallefleitmaterialien fir Photovoltaikzellen eng Bandgap Breet tëscht 1.1-1.6 eV hunn. Dëse Kader huet dräi Generatioune vu Solarzelltechnologierouten entstanen: kristallin Silizium Solarzellen, anorganesch Dënnfilm Solarzellen, an nei Solarzellen representéiert duerch Perovskitmaterialien. De Moment gëtt de weltwäite Photovoltaikmaart dominéiert vun de méi reife kristalline Siliziumzellen, déi, laut CPIA Statistiken, ongeféier 96.2% vum Maartundeel am Joer 2021 ausmaachen.
Kristallin Silizium huet eng Bandgap Breet vun 1.12 eV, wat et erlaabt ongeféier 49% vun der Photonenenergie bei Raumtemperatur ze absorbéieren, wärend effektiv ongeféier 60% vun der elektrescher Energie ausgëtt wéinst den Differenzen am Bandgap Potential an Open Circuit Spannung. Dofir ass d'Effizienzlimit vun Silizium-baséiert Single-junction Solarzellen bei Raumtemperatur ongeféier 29.4%.
Theoretesch ass déi optimal Bandgap Breet fir Halbleiter ongeféier 1.4 eV, wat eng theoretesch Effizienzlimit vun 33.7% erméiglecht. Perovskite Materialien falen an dësem optimalen Bandgap Gamme, während Kadmium Telluride an aner Dënn-Film Materialien och enk un déi ideal Bandgap Breet kommen. Als Resultat hunn déi zweet an drëtt Generatioun vun Zelltechnologien méi héich theoretesch Effizienzgrenzen am Verglach mat der éischter Generatioun vu kristalline Siliziumzellen. Ausserdeem, stackelen verschidde Hallefleitmaterialien fir Multi-Junction Solarzellen ze kreéieren kann d'Photonenergieabsorption weider ausbauen, potenziell Effizienzgrenzen iwwer 40% erhéijen. Dëst stellt eng entscheedend zukünfteg Entwécklungsrichtung fir Photovoltaikzelltechnologie duer.
Dëse Bericht konzentréiert sech haaptsächlech op déi aktuell Mainstream kristallin Siliziumzelltechnologie.
Trotz der theoretescher Effizienzlimit vun de kristalline Siliziumzellen déi nëmmen 29.4% sinn, bedeiten d'real Welt Energieverloschter datt déi héchst experimentell Effizienz déi aktuell erreecht gëtt ongeféier 26.8% ass, mat Masseproduktiounseffizienz bei ongeféier 26%. Dëst weist datt et nach Plaz fir Verbesserung ass.
Speziell kënnen Energieverloschter an optesch Verloschter an elektresch Verloschter klasséiert ginn. Optesch Verloschter entstinn wann d'Photonenergie net vum Siliziumsubstrat absorbéiert gëtt, entstinn aus Faktoren wéi Uewerflächereflektioun, laangwelle Projektioun oder Elektroden Gitterlinn Schied. Elektresch Verloschter kënne weider a Rekombinatiounsverloschter an ohmesch Verloschter opgedeelt ginn (resistive Verloschter). Dee fréiere bezitt sech op d'Reduktioun vum Stroum wéinst der Elektronen- a Lachrekombinatioun ier de Stroum generéiert, während dee Leschten op Verloschter bezitt, déi während der aktueller Iwwerdroung optrieden wéinst Resistenz. De Kär vun der Entwécklung vun der photovoltaescher Zelltechnologie läit an der Optimisatioun vun Zellstrukturen a Materialien fir optesch an elektresch Verloschter ze minimiséieren.
Vun de fréierste kommerziell erfollegräichen Aluminium-Réckflächefeld (Al-BSF) Zellen op d'PERC Zellen, déi d'Gitterparitéit fir d'Solarenergie erliichtert hunn, huet d'Effizienzverbesserungsstrategie sech haaptsächlech op d'Optimiséierung vu Passivatiounsstrukturen an Elektrodenkontaktmethoden konzentréiert fir d'Rekombinatioun an d'ohmesch Verloschter ze reduzéieren. Mat dem Advent vun der N-Typ Zell Ära, souwuel TOPCon wéi och HJT Zellen adoptéiert "passivéiert Kontakt" Technologie fir weider elektresch Rekombinatioun Verloschter ze reduzéieren. Mëttlerweil huet d'BC (Back Contact) Zell eng aner Approche gemaach andeems d'Front Surface Elektroden op de Réck verlagert goufen, doduerch d'Gitterline Schied reduzéiert an doduerch optesch Verloschter miniméiert. Als villsäiteg Technologie kann et och synergistesch d'Virdeeler vun TOPCon an HJT Zellen kombinéieren, wat zu engem méi effizienten XBC Zellwee féiert. Virauskucken, Duerchbréch an der Fuerschung vun neie Materialien wéi Perovskite halen Verspriechen fir eng nei Generatioun vu Solarzellen ze förderen an et erlaabt kristallin Siliziumzellen mat neie Materialien ze fusionéieren, Duerchbréch op méi héich Effizienzgrenzen a Multi-Kräizzellen z'erklären.
(2) Photovoltaic Zell Struktur an Effizienz Verbesserung Strategien
Vun BSF bis Monokristallin PERC
Déi primär Struktur vu kristallinem Siliziumzellen enthält de PN Kräizung, Passivatiounsfilmer a Metalliséierungselektroden. D'PN-Kräizung déngt als d'Häerz vu Photovoltaikzellen, geformt duerch eng negativ gelueden P-Typ Regioun an eng positiv gelueden N-Typ Regioun. Dat agebauten elektrescht Feld, deen se kreéieren, riicht d'Bewegung vun Elektronen a Lächer, generéiert Stroum. De Passivatiounsfilm reduzéiert d'Uewerflächrekombinatiounsverloschter, während d'Metallelektrode-Gitterlinnen Stroum sammelen an se extern maachen.
Wann Dir PERC Zellen als Beispill hëlt, bildt Phosphor Doping op engem P-Typ Siliziumsubstrat d'N-Typ Emitterregioun, déi zesumme mat der Siliziumwafer d'PN-Kräizung ausmécht. Eng Aluminiumoxidschicht an e Siliziumnitridfilm ginn op der Récksäit vun der Zell deposéiert fir Passivatioun ze bidden an d'Reflexioun ze reduzéieren. D'positiv Sëlwerelektrode vun der viischter Uewerfläch an d'Aluminium-Réckfläch, zesumme mat der hënneschter Sëlwerelektrode, bilden d'Metalliséierungsstruktur vun der Zell. Zousätzlech zielt déi "invertéiert Pyramid" Liichtfaarfstruktur op der viischter Uewerfläch, zesumme mam Siliziumnitridfilm, d'Uewerflächereflektioun ze minimiséieren.
Virun der Optriede vun PERC Zellen, Al zréck Uewerfläch Feld Zellen (Al-BSF) waren déi éischt kristallin Silicon Zell Struktur fir Kommerzialisatioun ze erreechen, éischt proposéiert an 1973 an iwwerschratt 90% Maartundeel vun 2016. Iwwerdeems BSF Zellen hunn d'Virdeeler vun engem einfachen. Prozess, niddereg Käschte, a reife Technologie, de ganze Beräich Kontakt tëscht der Aluminium zréck Uewerfläch an Silicon Substrat féiert zu bedeitend Uewerfläch Rekombinatioun Verloschter, verhënneren Zell Effizienz der 20% Schwell iwwerschreiden.
PERC, proposéiert am Joer 1989 vun engem Fuerschungsteam gefouert vum Martin Green op der University of New South Wales an Australien, benotzt Siliziumoxid als Passivatiounsmembran an antireflektiv Schicht am Ufank, wat d'Technologie komplex a deier gemaach huet. Et war net bis ongeféier 2010, wéi Aluminiumoxid (Al2O3) als Passivatiounsschichtschicht ugeholl gouf, datt PERC Zellen hir Rees a Richtung Industrialiséierung ugefaang hunn. Am Verglach mat BSF Zellen konzentréieren PERC d'Verbesserungen haaptsächlech op zwee Aspekter: d'Zousätzlech vun enger Réck Aluminiumoxidschicht fir Passivatioun an eng Verréckelung vum Uewerflächekontakt op d'Linnkontakt mat der Aluminium-Réckfläch.
De Passivéierungsmechanismus involvéiert souwuel Feldeffektpassivéierung wéi och chemesch Passivéierung. Dee fréiere generéiert en elektrescht Feld op der Interface, dat ähnlech gelueden Träger repetéiert, sou datt d'Rekombinatioun reduzéiert gëtt, während dee Leschten d'Danglingverbindunge bei Kristalldefekter am Silizium mat fräiem Waasserstoff saturéiert, wat d'chemesch Passivatioun verbessert.
Aluminiumoxid déngt als optimalt Passivéierungsmaterial fir P-Typ Siliziumoberflächen. Et dréit eng negativ Ladung, déi effizient Feldpassivatiounseffekter op der Interface tëscht Aluminiumoxid an der Siliziumkristalloberfläche erlaabt. Ausserdeem gëtt den Oflagerungsprozess vun Aluminiumoxid genuch Waasserstoffatome fir d'Danglingbindungen op der Silizium Uewerfläch ze sättigen, sou datt d'chemesch Passivatioun effektiv verbessert gëtt. Nodeem den Aluminiumoxidfilm als Passivéierungsschicht ëmgesat gouf, hunn d'PERC Zelleffizienz déi vun BSF Zellen ëm iwwer 1% iwwerschratt.
Wat d'Kontaktmethodologie ugeet, féiert de Kontakt tëscht der Metallelektrode an dem Siliziumsubstrat zu enger wesentlecher Minoritéitsträgerrekombinatioun op der Kontaktinterface, wat d'Konvertéierungseffizienz negativ beaflosst. PERC Zellen iwwergaange vu voller Gebittskontakt mat der Aluminium-Réckfläch op Linnkontakt, wouduerch d'Kontaktfläch miniméiert an d'Rekombinatiounsverloschter reduzéiert gëtt.
Zousätzlech hunn PERC Zellen déi selektiv Emitter (SE) Technologie op der viischter Uewerfläch ugeholl fir Resistenz a Rekombinatiounsverloschter ze reduzéieren. Dës Technik beinhalt d'Schafung vun enger héichkonzentréiert Phosphor-Doping-Regioun op de Kontaktpunkten tëscht der Metallelektrode an der N-Typ Regioun vum PN-Kräizung, fir e Gradient vu Gëftstoffer Konzentratioune fir d'Carriersammlung ze verbesseren an d'Resistenz ze reduzéieren. Allerdéngs kann héich-Konzentratioun Doping och Uewerfläch recombination Verloschter Erhéijung; dofir, selektiv héich-Konzentratioun Doping lokal ëmgesat Resistenz Verloschter an recombination Verloscht effektiv Gläichgewiicht. D'Industrie huet d'SE Technologie lues a lues ëm 2017 integréiert, wat d'PERC Zellkonversiounseffizienz op ongeféier 23.5% féiert.
Wéi d'PERC Zell Technologie reift an d'Produktiounsprozesser fortgeschratt sinn, ass den PERC Zell Maartundeel zënter 20 mat engem jährlechen Taux vun ongeféier 2017% eropgaang, an iwwerholl BSF Zellen am Joer 2019 fir e Maartundeel vu ronn 91% bis 2021 z'erreechen.
Wärend der selwechter Period hunn d'Fotovoltaikzellen och e Konkurrenz tëscht monokristallinem a polykristallinem Siliziumwafermaterial gemaach. Monokristallin Siliziumwafer weisen eng super Gitterarrangement mat manner internen Mängel a Gëftstoffer, wat zu enger besserer elektrescher Leeschtung an der Konversiounseffizienz am Verglach zu polykristalline Wafere féiert. No der Industrie d'Resolutioun vun Themen wéi Zell thermesch Mëssverständis (CTM) a Liicht-induzéiert Degradatioun (LID) fir monocrystalline Komponente ugefaange an der leschter Halschent vun 2015, de Maart Pénétratioun vun monocrystalline Zellen ugefaang stänneg erop. Bis 2019 ass de Monokristallin Modul Maartundeel 50% iwwerschratt, 60% am Joer 2020 erreecht a weider op 86.9% eropgaang, effektiv de Maart Mainstream ginn, wärend polykristallin Komponenten ugefaang de Maart komplett bis 2021 ze verloossen.
Vun P-Typ Silicon Wafers zu N-Typ Silicon Wafers
Doping Gëftstoffer a Siliziumwafere kënnen entweder P-Typ oder N-Typ Wafere produzéieren, mam primären Ënnerscheed ass d'Zort vun Dotant benotzt. P-Typ Wafere ginn haaptsächlech mat Bor oder Gallium dotéiert, mat Elektronen als Minoritéitsdréier; N-Typ Wafere si mat Phosphor dotéiert, mat Lächer als Minoritéitsträger. N-Typ Wafere weisen vill Virdeeler iwwer P-Typ Wafers, dorënner méi laang Minoritéit Carrier Liewensdauer, méi héich Gëftstoffer Toleranz, Mangel u Liicht-induzéierter Degradatioun, a méi niddreg Temperaturkoeffizienten.
D'Performance Ënnerscheeder tëscht P-Typ an N-Typ Wafere staamt haaptsächlech vun der méi staarker positiver Ladung vu Metallverunreinigungen wéi Fe, Cu, an Ni, déi eng méi grouss Tendenz hunn Elektronen opzehuelen. Also, N-Typ Wafere, mat Lächer als Minoritéitsträger, tendéieren vill méi laang Minoritéitsträger Liewenszäiten am Verglach zu P-Typ Waferen ënner de selwechte Metallverengungsbedéngungen (Fuerschung weist datt N-Typ Wafere mat der selwechter Resistivitéit Minoritéitsträger Liewensdauer 1 erreechen kënnen -2 Uerder vun der Gréisst méi laang wéi hir P-Typ Géigeparteien). Méi héich Minoritéit Carrier Liewenszäiten korreléieren mat verbessert photovoltaic Konversioun Effizienz, mécht N-Typ wafers méi efficace.
Zousätzlech kann Bor a P-Typ Wafere Bor-Sauerstoff-Komplexe bilden ënner Liichtbelaaschtung oder Strouminjektioun, déi Träger erfaassen an d'Liewe vun der Minoritéit Carrier reduzéieren, wat zu Liichtinduzéierter Degradatioun (LID) féiert. Déi aktuell Industrie Approche fir d'Liicht-induzéiert Degradatioun an de P-Typ Waferen ze reduzéieren involvéiert d'Ofsenkung vum Bor- oder Sauerstoffgehalt, typesch duerch héich-Renge Kriiselen fir monokristallin Wuesstum oder Co-Doping mat Gallium fir Borniveauen ze reduzéieren. Wéi och ëmmer, déi fréier kënnen d'Käschte erhéijen, während déi lescht d'Zelleffizienz degradéiere kann. Ëmgekéiert, N-Typ Wafere, mat minimalem Borgehalt, reduzéieren natierlech d'Optriede vu Liichtinduzéierter Degradatioun.
Virdrun hunn N-Typ Waferen Aschränkungen konfrontéiert wéinst onreife Veraarbechtungstechnologie an héije Käschten. Wéi och ëmmer, mat der weiderer Entwécklung vun N-Typ Wafer-baséiert Zelltechnologien wéi TOPCon an HJT a lafende Fortschrëtter a Waferveraarbechtungstechniken, ginn N-Typ Wafere erwaart Maartundeel ze gewannen a lues a lues P-Typ Wafers ze ersetzen.
N-Typ Zell Technologien: TOPCon an HJT
(1) TOPCon Zellen
TOPCon, kuerz fir Tunnel Oxide Passivated Contact, gouf fir d'éischt vum Fraunhofer Institut op der 28th Europäescher PVSEC Konferenz am Joer 2013 proposéiert. am Joer 25.8 gëtt d'theoretesch Effizienzlimit vun TOPCon Zellen op 4% geschat.
Déi ënnerschiddlech Feature vun TOPCon Zellen ass d'Benotzung vun enger Tunneloxidschicht kombinéiert mat dotéiert polykristallinem Silizium fir passivéiert Kontakttechnologie. Dëst bedeit datt en dënnen dielektresche Film d'Metallelektrode vum Halbleiter isoléiert, wat et erlaabt d'Trägtunneling wärend d'Silisiumoberfläche passivéieren, effektiv d'Rekombinatiounsverloschter reduzéieren, déi aus direktem Metallkontakt entstinn. An der TOPCon Zellstruktur spillt d'Silisiumoxidschicht (SiO2) eng duebel Roll bei der Passivéierung an der Tunneléierung. Déi dotéiert polykristallin Siliziumschicht bildt net nëmmen eng héich-niddereg Kräizungsstruktur mam N-Typ Siliziumsubstrat, miniméiert d'Rekombinatiounsverloschter op der Silizium-Interface, awer bitt och exzellente Carrierleitungseigenschaften.
Zousätzlech zu dëse Funktiounen ënnerscheet TOPCon sech vu PERC Zellen op verschidde Manéieren: (1) TOPCon Zellen benotzen N-Typ Siliziumsubstrater, wat zu enger anerer Dopingstruktur fir d'PN-Kräizung am Verglach zu PERC-Zellen féiert, déi Phosphor-Doping benotzen; (2) wéinst der gerénger Konzentratioun vu Bor Doping, erliewt d'Front Surface Emitter Regioun méi héich Resistenz, wat d'Benotzung vu Sëlwer-Aluminium Paste erfuerdert fir Metallfeine Gitter ze kreéieren déi Aluminiumatome erlaben an d'Emitterregioun wärend dem Sinteren anzegoen fir eng P+ Regioun ze bilden , doduerch d'Resistenz ze reduzéieren; (3) well d'Récksäit eng passivated Kontakt Struktur beschäftegt, brauchen d'Metallelektroden net méi de Silicon Substrat ze kontaktéieren, fir d'Eliminatioun vun Al Réck Uewerfläch Fabrikatioun an Laser grooving erlaabt; (4) TOPCon Zellen behalen d'Passivatioun an d'antireflektiv Strukturen (Aluminiumoxid a Siliziumnitrid) aus PERC Zellen, awer si goufen op d'Frontfläche verlagert.
Bis haut hunn masseproduzéiert TOPCon Zellen nëmmen déi passivéiert Kontaktstruktur op der hënneschter Uewerfläch ugeholl, während déi viischt Uewerfläch weider d'PERC Zell Aluminiumoxid a Siliziumnitrid Passivéierungsstruktur benotzt, wat zu e puer Effizienzverloschter féiert. Fir d'theoretesch Effizienz Limit vun 28.7% z'erreechen, mussen TOPCon Zellen eng bifacial passivéiert Kontaktstruktur ausfëllen; awer, déi theoretesch Limite fir Zellen mat nëmmen Récksäit Kontakt ronn 27.1%. Déi héchste Labo-Effizienz-Records ënner Haushersteller fir TOPCon Zellen goufe vun der Zhonglai Technology erreecht, déi eng Konversiounseffizienz vun 26.7% op M10-Gréisst N-Typ Zellen am Abrëll 2023 erreecht huet, de fréiere Rekord vun 26.4%, dee vum JinkoSolar op 182 gesat gouf, iwwerschratt. N-Typ Zellen am Dezember 2022. Aner führend Hausfirmen, déi an der TOPCon Fuerschung engagéiert hunn, gehéieren Trina Solar, Canadian Solar, an LONGi Green Energy.
(2) HJT Zellen
HJT, oder Heterojunction with Intrinsic Thin Film, gouf am Ufank vum japanesche Sanyo Electric an de spéiden 1980er proposéiert an ënner dem HIT Mark patentéiert am 1991. Nom Oflaf vum Patent am Joer 2011 hunn souwuel national wéi international Hiersteller ugefaang hir Laborfuerschung opzebauen an Produktioun vun heterojunction Zellen. Am Joer 2021 hunn de LONGi säi Wei Long a Kollegen déi theoretesch Effizienzlimit fir HJT Zellen op 28.5% berechent, wat hinnen e Konkurrenzvirdeel iwwer eenzel Säit TOPCon Zellen gëtt.
PERC an TOPCon Zellen kreéieren hir PN Kräizungen direkt op Siliziumsubstrater duerch Doping, wat zu Homojunction Strukturen resultéiert. Am Géigesaz, HJT Zellen besteet aus engem PN Kräizung geformt vun engem N-Typ Silizium Substrat (c-Si) an dotéiert amorph Silizium dënn Filmer (a-Si), also als Heterojunction Zellen bezeechent.
Strukturell benotzen HJT Zellen en N-Typ Siliziumsubstrat an deposéieren als éischt intrinsesch hydréiert amorph Silizium (a-Si:H) dënn Filmer op der viischter an hënneschter Uewerfläch fir Passivatioun. Duerno gëtt eng P-Typ dotéiert hydréiert amorph Siliziumschicht op der viischter Uewerfläch deposéiert, déi zesumme mam Siliziumsubstrat d'PN-Kräizung bilden. Op der Réck gëtt eng N-Typ dotéiert hydrogenéiert amorph Siliziumschicht deposéiert fir d'High-Now Junction (N+/N) Struktur ze bilden. Wéinst der héijer Kontaktresistenz vum hydréierten amorphen Silizium, ass eng transparent konduktiv Oxid (TCO) Schicht erfuerderlech fir d'Bewegung vum Träger ze erliichteren an d'Reflexioun (ARC) ze reduzéieren. Schlussendlech, wéinst de strenge Temperaturfuerderunge (net méi wéi 200 ° C) fir hydréiert amorphem Silizium, gëtt d'HJT-Zellfabrikatioun mat nidderegen Temperaturprozesser duerchgefouert, mat der Metallelektrodepaste ugepasst op niddereg-Temperatur-Sëlwerpaste amplaz vun der Héichtemperatur-Sëlwer. Paste benotzt fir PERC an TOPCon Zellen.
Den aktuellen héchste Labo-Effizienzrekord fir HJT Zellen gouf vum LONGi Green Energy am November 2022 erreecht, mat hirer mikrokristallinescher Technologie HJT Zelle déi eng Konversiounseffizienz vun 26.81% erreecht huet, iwwer de fréiere Rekord vun 26.41%, dee vu Miawei Technology a Sundrive am September 2022 gesat gouf. Zousätzlech hunn führend Hausfirmen wéi Tongwei, Canadian Solar, JinkoSolar, an Trina Solar HJT Technologie Fäegkeeten entwéckelt, während Firme wéi Risen Energy, Huasheng New Energy, Aikon Technologies, an Hanergy staark an HJT Zellweeër investéiert hunn.
Plattform Technologien: XBC Zellen
IBC, oder Interdigitated Back Contact Zellen, goufen éischt vun Schwartz a Lammert proposéiert an 1975. Hir Schlëssel Feature ass d'Arrangement vun Metallelektroden an engem Fanger-ähnlechen Muster eleng op der Réck vun der Zell, zesumme mat der entspriechend PN Kräizung P-Typ an héich-niddereg N + Regiounen och an engem Fanger-wëll Muster op de Réck arrangéiert. Dësen Design zielt fir de Schatteneffekt ze eliminéieren, deen duerch déi viischt Metallelektrode-Gitterlinnen verursaacht gëtt, sou datt d'Infallsliichtverbrauch maximéiert an optesch Verloschter miniméiert. Zur selwechter Zäit, well et keng Schied ze berücksichtegen, kënnen d'Metalgitterlinne méi breet gemaach ginn, doduerch d'Resistenz reduzéieren, während d'Dopingkonzentratioune am PN-Kräizung miniméiert kënne ginn fir d'Rekombinatiounsverloschter ze reduzéieren. Fir sécherzestellen datt photogeneréiert Träger net wesentlech rekombinéiert ginn ier se op de Réck PN Kräizung erreechen, erfuerderen IBC Zellen typesch méi héich Minoritéit Carrier Liewensdauer, erreecht andeems se méi laang Liewensdauer P-Typ Silizium benotzen oder direkt N-Typ Silizium benotzen fir méi héich Carrier Sammelraten ze garantéieren.
Klassesch IBC Zellen benotzen N-Typ Siliziumwaferen als Substrate, dotéieren d'Frontfläche mat Phosphor fir en N +/N Front Surface Field (FSF) ze bilden fir Uewerflächerekombinatiounsverloschter ze reduzéieren. D'Réckfläch ass mat Phosphor a Bor dotéiert fir interdigitéiert P+-Emitter an N+ Réckflächefeld (BSF) Regiounen ze bilden. De P+ Emitter an de Siliziumsubstrat bilden zesummen den PN-Kräizung, während d'N+-Réckfläche d'Héich-Niddereg Kräizung mam Substrat bildt. Passivatiounsschichten aus gestapelten Siliziumoxid a Siliziumnitrid ginn souwuel op der viischter wéi och op der Réckfläch benotzt. D'Breet vum P + Emitter an N + Réckfläch, zesumme mat der Distanz tëscht hinnen, beaflosst d'Zellleistung wesentlech. Generell sollen d'Breet vun der N + Réck Uewerfläch an d'Distanz miniméiert ginn, wat d'Schwieregkeet vun Fabrikatioun Prozesser vergréissert.
Wéinst der eenzegaarteger Effizienzverbesserungsstrategien, déi vun IBC Zellen ugeholl ginn, profitéiere se net nëmmen hir Stäerkten, awer bidden och Kompatibilitéit mat aner Zelltechnologien, déi als BC (Back Contact) Zellen oder XBC Zellen bezeechent ginn. Theoretesch kann d'BC Struktur d'Zellkonversiounseffizienz ëm 0.6-0.7% verbesseren, et positionéiert als eng héichverspriechend Plattformtechnologie déi méiglecherweis den nächsten Mainstream technologesche Wee gëtt. Speziell:
(1) Kombinéiere mat der TOPCon Route fir TBC Zellen ze bilden: Mat Hëllef vun N-Typ Siliziumwaferen als Substrater, mécht d'Frontfläche Phosphordoping fir en N+ Frontflächefeld ze kreéieren, mat Aluminiumoxid- a Siliziumnitridschichten fir Passivéierung an Anti-Reflexioun deposéiert. Eng Tunneloxidschicht gëtt op de Réck applizéiert, nieft interdigitéierte P-Typ an N-Typ dotéierte polykristalline Siliziumschichten, fäerdeg mat enger Siliziumnitrid Passivéierungsschicht, mat Ouverturen gemaach fir positiv an negativ Elektroden ze kreéieren.
(2) Kombinéiert mat der HJT Route fir HBC Zellen ze bilden: Mat Hëllef vu N-Typ Siliziumwafers gëtt d'Frontfläche mat hydréierten amorphen Siliziumdënnen Filmer fir Passivatioun deposéiert, an ersetzt den transparenten konduktiven Film mat enger Siliziumnitrid-antireflektiv Schicht. Op der Réck, hydréiert amorph Silizium dënn Filmer ginn als Passivatiounsschichten deposéiert, nieft interdigitéierten P-Typ an N-Typ dotéierten dënnem Filmer, ofgeschloss mat engem transparenten konduktiven Film an Ouverture fir positiv an negativ Elektroden.
D'amerikanesch Firma Sunpower féiert a Pionéier IBC Zellen, mat der drëtter Generatioun IBC Zellen, déi am 2015 gestart goufen, fir Produktiounseffizienz vun 25% z'erreechen. De Spin-Off vum Sunpower, Maxeon, gëtt erwaart e siwente Generatiounsprodukt ze verëffentlechen, deen déi passivéiert Kontaktstruktur vun TOPCon Zellen kombinéiert, mat erwaarten Produktiounseffizienz iwwer 26%. Dëst markéiert en 2-3% Virdeel iwwer déi zäitgenëssesch Mainstream PERC Zellen an ongeféier 1% méi héich wéi d'N-Typ Zelltechnologien wéi TOPCon an HJT. Den héchste Labo-Effizienzrekord fir BC Zellen läit bei 26.7%, erreecht vum Japanesche Kaneka am Joer 2017 mat der HBC Route. Um Bannemaart hunn d'LONGi Green Energy an d'Aiko Technology och Masseproduktioun erreecht, mat dem LONGi's HPBC Produkter Produktiounseffizienz vun 25.3% erreechen, während dem Aiko seng ABC Produkter eng Produktiounseffizienz vun 26.5% prägen (spezifesch Streckdetailer mussen nach verëffentlecht ginn).
Zousätzlech zu Effizienzvirdeeler sinn BC Zellen ästhetesch agreabel wéinst der Verontreiung vu Gridline Schied un der viischter, a wann d'Zellrahmen och op schwaarz Materialien geännert ginn, kann e komplett schwaarze Modulprodukt produzéiert ginn. Wéi och ëmmer, d'Réckgitterstruktur kompromittéiert liicht d'Bifazialitéit vu BC Zellen, limitéiert hir Fäegkeet fir Buedemreflektéiert Liicht z'erreechen an d'Energieproduktioun ze erhéijen.
Conclusioun
Wéi d'Photovoltaikindustrie evoluéiert, ass et evident datt d'Entwécklung vu fortgeschrattene Solarzellentechnologien kritesch ass fir méi héich Effizienz a manner Käschten z'erreechen. Mat innovative Weeër wéi TOPCon, HJT, an XBC Zellen déi Traktioun gewannen, gesäit d'Zukunft vun der Solarenergie villverspriechend aus. Andeems mir eis op d'Optimiséierung vun Strukturen, Materialien a Prozesser fokusséieren, kënne mir d'Potenzial fir nach méi grouss Fortschrëtter an der Solarenergieproduktioun opmaachen.
Als Firma mat 15 Joer Erfahrung an der Solarindustrie ass Ooitech gewidmet fir modernste Fabrikatiounsausrüstung fir Solarpanneauen a Moduler ze bidden, dorënner G1, M6, M10, M12, a verschidde fortgeschratt Technologien. Mir bidden ëmfaassend Ausbildung an Ënnerstëtzung fir d'Produktiounslinn Setup, fir datt eise Clienten déi héchst Effizienzniveauen an Ausgang erreechen. Fir méi Abléck, abonnéiert Iech op eis YouTube Kanal fir Updates iwwer Solarfabrik Innovatiounen a kuckt eis MBB Voll Automatesch Solarpanneau Produktiounslinn Video. Download eis Katalog a léiere méi iwwer eis Firma an eisem Firma Profil. Wann Dir Froen hutt, fille sech gratis per E-Mail z'erreechen op [Email geschützt] oder kontaktéiert eis op WhatsApp um +8615961592660.