Kuelewa Teknolojia Tatu Kuu za Seli za PV:
Jedwali la Yaliyomo
Jibu la haraka: Teknolojia tatu kuu za seli za PV katika uzalishaji leo ni PERC, TOPCon na heterojunction (HJT), huku miundo ya mawasiliano ya nyuma ikiunda familia ya nne iliyojengwa juu yao. Zinatofautishwa na kile kinachotokea kwenye uso wa seli badala ya wafer ya silicon, ambayo kwa ujumla ni nyenzo sawa ya aina ya N au aina ya P katika kila kisa. PERC inaongeza safu ya passivation na mawasiliano ya nyuma ya ndani kwenye seli ya aina ya p. TOPCon inabadilisha sehemu ya nyuma na oksidi ya tunnel nyembamba sana — karibu nm 2 — chini ya safu ya polysilicon iliyodopingiwa yenye unene wa karibu nm 10, ambayo inapassivate uso na kuruhusu wabebaji kupita kwa tunnel. HJT inaweka safu nyembamba za silicon isiyo na umbo kwenye pande zote mbili na inahitaji halijoto ya chini ya mchakato. Tofauti zinaonekana katika ufanisi, mgawo wa halijoto, utangamano wa mstari na gharama, na kila moja inabadilisha uchaguzi wa mtengenezaji wa vifaa.
Utengenezaji wa Moduli za PV · na Jerry, Ooitech
Utangulizi
Teknolojia ya sola ya photovoltaic imeendelea kwa kasi katika muongo uliopita, huku miundo kadhaa ya seli inayoshindana ikisukuma ufanisi hadi viwango vipya. Makala hii inaelezea kanuni za msingi za utendaji wa seli za sola, kisha inachambua teknolojia tatu kuu za kizazi kijacho zinazounda tasnia leo, na kumalizia kwa mtazamo wa udhibiti wa ubora katika uzalishaji wa seli.
Jinsi Seli za Sola za PV Zinavyofanya Kazi
Seli ya sola hubadilisha mwanga kuwa umeme, lakini si fotoni zote zinazoingia zinachangia kwa usawa. Kuelewa ni wapi nishati inapotea ni hatua ya kwanza kuelekea kujenga seli bora.
Fotoni zenye nishati chini ya bandgap hazifyonzwi na hupita tu kwenye seli.
Fotoni zenye nishati juu ya bandgap hufyonzwa na kuzalisha jozi za elektroni-shimo, lakini nishati ya ziada ya fotoni zenye nishati kubwa hupotea kwa kiasi kama joto.
Utenganishaji wa chaji na usafirishaji wa vibebaji vilivyozalishwa husababisha hasara kwenye makutano ya pn.
Hasara za muunganisho upya hutokea wakati wa usafirishaji wa vibebaji.
Upinzani wa mguso huleta kushuka kwa voltage, na kusababisha hasara za voltage ya mguso.
TOPCon, HJT, and Perovskite"/>
Kupunguza Hasara za Umeme
Chagua wafers zenye muundo mzuri wa kioo na aina sahihi.
Buni mbinu bora za kuunda makutano ya pn.
Buni mbinu bora za passivation.
Tumia mbinu nzuri za mguso wa chuma.
Tumia teknolojia bora za uso wa mbele na uwanja wa uso wa nyuma.
Kupunguza Hasara za Macho
Ili kupunguza hasara za macho na kuongeza ufanisi wa seli, tasnia imeunda mbinu na teknolojia mbalimbali za kunasa mwanga. Hizi ni pamoja na kuchora uso wa wafer ili kupunguza mwonekano, mipako ya kuzuia mwonekano ya uso wa mbele, mipako ya kuakisi ya uso wa nyuma, na kupunguza eneo la kivuli cha mistari ya gridi.
TOPCon
TOPCon, pia inajulikana kama teknolojia ya mguso iliyopitishwa, inachukuliwa sana kama teknolojia ya seli za jua ya kizazi kijacho baada ya PERC. Ikilinganishwa na teknolojia nyingine mpya zinazowezekana kama HJT na IBC, TOPCon inaweza kuboreshwa moja kwa moja kutoka kwa mistari iliyopo ya PERC au PERT. Kwa hivyo, watengenezaji wanaotaka kuboresha mistari yao iliyopo ya uzalishaji wanahitaji uwekezaji mdogo wa mtaji, huku wakipata ongezeko thabiti la ufanisi la karibu 1%.
Upande wa mbele wa seli ya TOPCon kimsingi ni sawa na seli ya kawaida ya N-type au N-PERT, inayojumuisha emitter ya boroni (p+), safu ya mguso, na safu ya kuzuia mwanga. Teknolojia ya msingi iko kwenye mguso uliopitishwa wa nyuma: nyuma ya wafer ina safu nyembamba sana ya oksidi (1–2 nm) pamoja na filamu nyembamba ya silicon iliyochanganywa ya micro/amorphous iliyowekwa fosforasi. Kwa matumizi ya pande mbili, metallization inafanywa kwa kuchapisha skrini gridi za Ag au Ag-Al mbele na gridi za Ag nyuma.
Tunnel Oxide Passivated Contact
Tunnel Oxide Passivated Contact (TOPCon) imevutia umakini mkubwa hivi karibuni kwa sababu inafikia ufanisi wa juu wa ubadilishaji wa 25.7%. Muundo wa TOPCon unajumuisha oksidi nyembamba ya tunnel na safu ya mguso ya polysilicon iliyowekwa fosforasi (P). Safu ya polysilicon iliyowekwa P inaweza kutengenezwa kwa kuangazia a-Si:H au kwa kuweka moja kwa moja polysilicon kwa kutumia LPCVD. TOPCon inajitokeza kama mgombea mzuri kati ya teknolojia za seli za jua zenye ufanisi wa juu.
HJT Heterojunction
Teknolojia ya heterojunction (HJT) ni njia ya utengenezaji wa paneli za jua ambayo imekuwa ikiongezeka kwa muongo mmoja uliopita. Hivi sasa ni mojawapo ya michakato yenye ufanisi zaidi ya kusukuma ufanisi na uzalishaji wa nishati hadi viwango vya juu, hata kuzidi utendaji wa teknolojia kuu ya PERC ya tasnia. Seli za HJT zinachanganya teknolojia mbili tofauti katika moja: silicon ya fuwele na filamu nyembamba ya amorphous. Kutumia teknolojia hizi pamoja huvuna nishati zaidi kuliko kutumia moja peke yake, kufikia ufanisi wa 25% au zaidi.
Muundo wa Seli ya HJT
Kwa kutumia wafer ya monocrystalline kama substrate, filamu ya asili ya a-Si:H ya 5–10 nm na kisha filamu ya a-Si:H ya aina ya p huwekwa kwa mfululizo kwenye sehemu ya mbele ya wafer iliyosafishwa na yenye maandishi, na kutengeneza heterojunction ya p-n. Nyuma ya wafer, filamu ya asili ya 5–10 nm na filamu ya a-Si:H ya aina ya n huwekwa ili kutengeneza uwanja wa uso wa nyuma. Filamu ya oksidi inayopitisha mwanga huwekwa kisha, na hatimaye uchapishaji wa skrini huunda elektrodi za kukusanya chuma juu ya pande zote mbili, kujenga seli ya jua ya HJT yenye ulinganifu.
Faida za Seli za HJT
Kubadilika na kubadilika kwa hali — Teknolojia hii ilitengenezwa kwa uwezo bora wa uzalishaji hata chini ya hali mbaya za hali ya hewa. Paneli za HJT zina mgawo wa joto wa chini kuliko paneli za kawaida, kuhakikisha utendaji wa juu katika joto la juu la nje.
Muda wa maisha unaotarajiwa — Kwa wastani, moduli za PV za filamu nyembamba zinaweza kudumu hadi miaka 25, wakati seli za HJT zinaweza kuendelea kufanya kazi kawaida kwa zaidi ya miaka 30.
Ufanisi wa juu — Paneli nyingi za heterojunction sokoni leo zina ufanisi kati ya 19.9% na 21.7%, uboreshaji mkubwa ikilinganishwa na seli nyingine za kawaida za monocrystalline.
Kuokoa gharama — Silicon isiyo na umbo (amorphous) inayotumika katika paneli za HJT ni teknolojia ya PV ya gharama nafuu. Ikilinganishwa na teknolojia nyingine, mbinu hii ya sola ya filamu nyembamba inahitaji muda mfupi wa utengenezaji. Kutokana na mchakato wake uliorahisishwa, HJT ni nafuu zaidi kuliko suluhisho mbadala.
Perovskite
Mnamo 2009, vifaa vya perovskite vilitumika kwa mara ya kwanza kufikia ufanisi wa photovoltaic wa 4%. Kufikia 2021, seli za sola za perovskite za single-junction (PSC) zilifikia ufanisi wa 25.5%. Uboreshaji wa haraka wa seli za perovskite umezifanya kuwa nyota inayochipuka katika uwanja wa PV na kuzua shauku kubwa katika taaluma. Kwa sababu mbinu zao za uendeshaji bado ni mpya kiasi, kuna fursa nyingi za kusoma zaidi fizikia na kemia ya msingi ya perovskite.
Muundo wa Seli ya Perovskite
Miundo ya seli za sola za perovskite zilizoendelea zaidi inategemea vipengele vitano: oksidi ya conductive ya uwazi, tabaka la usafirishaji wa elektroni (ETL), perovskite, tabaka la usafirishaji wa shimo (HTL), na elektrodi ya chuma. Kuelewa na kuboresha viwango vya nishati na mwingiliano wa vifaa tofauti katika miingiliano hii ni eneo la utafiti la kusisimua sana ambalo bado linajadiliwa kwa bidii.
CaTiO3
Perovskite ni jina la madini, lililogunduliwa mnamo 1839 na Rose katika madini ya miamba ya Milima ya Ural na likapewa jina la mwanajiolojia wa Kirusi Perovski. Vifaa vya perovskite huwa na uwezekano mdogo wa muunganisho wa carrier na uhamaji wa carrier wa juu, hivyo kuvifanya kuwa vifaa bora kwa seli za sola.
Mbinu za Uundaji wa Filamu ya Perovskite
Ufunguo wa kuboresha ufanisi wa ubadilishaji wa nishati ya seli za jua za perovskite upo katika kuboresha muundo wa filamu. Mbinu za uundaji wa filamu zinazotumika kwa kawaida katika maabara ni uwekaji wa mchakato wa hatua moja au hatua mbili. Ili kukidhi mahitaji ya filamu za perovskite za eneo kubwa na gharama ndogo, vifaa vya usindikaji kama vile upakaji wa slot-die, uchapishaji, na kunyunyiza pia hutumika kutengeneza seli za jua za perovskite.
Mustakabali wa Perovskite
Utafiti wa baadaye kuhusu perovskite unaweza kuelekea katika kupunguza muunganiko tena kupitia mikakati kama vile upitishaji na upunguzaji wa kasoro, pamoja na kuboresha ufanisi kwa kujumuisha perovskite za pande mbili na nyenzo bora zaidi za kiolesura. Tabaka za uchimbaji wa chaji zinaweza kuhamia kutoka nyenzo za kikaboni hadi zisizo za kikaboni ili kuboresha ufanisi na uthabiti. Kuimarisha uthabiti na kupunguza athari kwa mazingira kunabaki kuwa maeneo muhimu.
Udhibiti wa Ubora katika Uzalishaji wa Seli za Jua za PV
Seli za PV za silicon ya fuwele ni seli zinazojulikana zaidi katika paneli za jua za kibiashara, zikichangia zaidi ya 90% ya mauzo ya soko la seli za PV duniani.
Katika maabara, ufanisi wa ubadilishaji wa nishati wa seli za silicon ya fuwele huzidi 25% kwa seli za monocrystalline na hufikia 20% au zaidi kwa seli za polycrystalline. Hata hivyo, moduli za jua zinazozalishwa kiviwanda kwa sasa hufikia tu ufanisi wa 18%–22% chini ya hali za kawaida za majaribio.
Usafishaji na Uundaji wa Muundo
Etching huondoa tabaka la uharibifu wa uso na kuunda muundo wa uso ili kuunda muundo wa maandishi unaonasa mwanga na kupunguza upotevu wa mwanga unaoakisiwa. Kupima uakisi wa uso ulioundwa ni njia muhimu ya kufuatilia mchakato wa uundaji wa muundo.
Uundaji wa Muunganiko wa Diffusion na Utengaji wa Pembezoni
Diffusion ya joto na mbinu kama hizo huunda tabaka la diffusion la aina tofauti ya upitishaji kwenye wafer, na kuunda muunganiko wa pn. Aina tofauti za seli huweka tabaka la upitishaji la unene fulani kati ya muunganiko wa pn na wafer ili kupata seli ya jua ya filamu nyembamba yenye ufanisi zaidi. Mchakato huu hufuatilia hasa maisha ya wabebaji wachache, unene wa wafer, na kielekezi cha mwanga.
Uwekaji wa Mipako ya Kuzuia Uakisi
Ili kuboresha zaidi ufyonzaji wa mwanga, filamu ya kuzuia uakisi huwekwa juu ya uso wa wafer. Hivi sasa, tasnia hutumia uwekaji wa mvuke wa kemikali unaoimarishwa kwa plasma (PECVD) kuweka filamu nyembamba kwenye wafer, ambayo wakati huo huo hufanya kama safu ya passivation. Katika hatua hii, vipimo vikuu ni upitishaji wa filamu ya kuzuia uakisi na usawa wa upinzani wa karatasi.
Utengenezaji wa Elektrodi
Elektrodi za mistari ya gridi huchapishwa kwa skrini upande wa mbele wa seli, wakati uwanja wa nyuma na elektrodi ya nyuma huchapishwa upande wa nyuma, ikifuatiwa na kukausha na kuchoma. Katika mchakato huu, udhibiti wa joto, usahihi wa upangaji, na uwiano wa urefu kwa upana wa mistari ya gridi ni viashiria muhimu vya ufuatiliaji.
Maoni ya Ooitech
ooitech inaamini: TOPCon, HJT, na perovskite kila moja husukuma ufanisi wa seli za sola mbele kwa njia yake yenyewe, na udhibiti mkali wa ubora wa uzalishaji ndio hatimaye hubadilisha teknolojia hizi kuwa moduli za kuaminika na zenye utendaji wa juu.
