PERT è l'acronimo di emettitore passivato posteriore totalmente diffuso. Recentemente ha attirato l'attenzione dell'industria solare fotovoltaica e degli istituti di ricerca. In particolare, poiché la popolare struttura PERC sembra raggiungere il collo di bottiglia del limite pratico di efficienza di conversione della potenza, i ricercatori fotovoltaici sono alla ricerca di altre architetture di celle per continuare ad aumentare l’efficienza delle celle solari al Si sostenibili a livello industriale.
La Figura 1 mostra la differenza tra una struttura PERC di tipo p e una struttura PERT di tipo n.
Figura 1: Differenza tra una cella solare PERC di tipo p e una cella solare PERT di tipo n
La struttura PERC (contatto posteriore dell'emettitore passivato) ha un campo superficiale posteriore localizzato (BSF). Il BSF viene creato dal drogaggio di Al in Si durante i processi di co-combustione del metallo. BSF aiuta a migliorare l'efficienza della cella solare formando una giunzione alto-basso con il wafer di base Si di tipo p. Questa giunzione respinge i portatori minoritari e impedisce loro di ricombinarsi sulla superficie posteriore del wafer Si.
D'altra parte, per la struttura PERT, la superficie posteriore è 'totalmente diffusa' con boro (tipo p) o fosforo (tipo n). Di solito la tecnologia PERT è implementata su celle solari Si di tipo n. Questo per sfruttare appieno la maggiore tolleranza dei wafer Si di tipo n alle impurità metalliche, un coefficiente di temperatura inferiore e una minore degradazione indotta dalla luce rispetto ai wafer Si di tipo p. La degradazione indotta dalla luce è inferiore nel Si di tipo n, probabilmente a causa delle coppie boro-ossigeno inferiori, poiché la maggior parte del wafer di tipo n è drogata con fosforo.
Tuttavia, la BSF 'totalmente diffusa' richiede nuovi processi aggiuntivi, come la diffusione POCL ad alta temperatura e BBr3. Di conseguenza, PERT è più costoso da produrre rispetto a PERC.
Ciononostante, il BSF dell'intera area nelle celle solari PERT può fornire un effetto di passivazione della giunzione alto-basso più efficace rispetto al BSF localizzato e più grossolano a base di Al nel PERC. Inoltre, il PERT di tipo n consente anche l'integrazione della cosiddetta struttura del contatto passivato con ossido di tunnel (TOPCON). Questa struttura TOPCON ha il potenziale per migliorare ulteriormente l'efficienza del dispositivo.
Cos'è una cella solare TOPCON?
La cella solare TOPCON (nota anche come contatto passivato), è pubblicizzata come la prossima generazione di tecnologia delle celle solari dopo PERC. Questa nuova architettura è stata introdotta dai ricercatori del Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems in Germania nel 2013.
Rispetto alle altre potenziali nuove tecnologie, come HJT e IBC, TOPCON possono essere aggiornati dall'attuale PERC o linea PERT . Di conseguenza, è necessario un investimento di capitale inferiore per i produttori di PERC o PERT esistenti che desiderano aggiornare le proprie linee di produzione esistenti. Inoltre, è possibile ottenere anche un buon aumento dell’efficienza delle celle solari. Questo è ~1% in valore assoluto come riportato in.
TOPCON è l'acronimo di 'Tunnel Oxide Passivated Contact'. La Figura 1 mostra questa architettura di cella rispetto a a n-PERT . cella solare
Figura 1. n-PERT rispetto alle architetture di celle solari n-TOPCON
Come mostrato nella figura, n-PERT e n-TOPCON sono abbastanza simili. In genere, per aggiornare una cella solare n-PERT in una cella solare n-TOPCON, 2 sono necessari solo uno strato aggiuntivo di SiO ultra sottile e uno strato di poli-Si drogato.
Il SiO ultrasottile 2 agisce come strato di passivazione superficiale tra la superficie posteriore del Si e il 'contatto' posteriore, lo strato di poli-Si. Inoltre, deve anche essere sufficientemente sottile da consentire alla corrente di attraversarlo in modo quantistico.
Lo strato di poli-Si è altamente drogato per produrre uno strato ad alta conduttività. Questo strato ad alta conduttività fungerà quindi da contatto per la raccolta di corrente. Inoltre, in un TOPCON di tipo n, lo strato di poli-Si è tipicamente drogato con fosforo per fornire passivazione di campo (campo della superficie posteriore ). Questo è simile alla superficie posteriore drogata con fosforo di n-PERT come mostrato nella figura 1 (a).
Con l’aggiunta dello strato di ossido di tunnel, gli autori originali del Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems hanno riportato un aumento di circa l’1% nell’efficienza assoluta delle celle solari.
Cos'è una cella solare HJT?
HJT è l'acronimo di celle solari a eterogiunzione. Introdotto dalla società giapponese Sanyo negli anni '80, poi acquisito da Panasonic nel 2010, HJT è considerato un potenziale successore del popolare Cella solare PERC al momento della stesura di questo articolo, oltre ad altre tecnologie come PERT e TOPCON.
Grazie al minor numero di fasi di lavorazione delle celle di HJT e alle temperature di lavorazione delle celle molto più basse, questa architettura ha il potenziale per semplificare le attuali linee di produzione di celle solari che sono attualmente fortemente basate sulla tecnologia PERC.
Figura 1: cella solare PERC di tipo p e HJT di tipo n
Come mostrato nella figura 1, HJT è molto diverso dalla popolare struttura PERC. Di conseguenza, i processi di produzione tra queste due architetture sono molto diversi. Rispetto a n-PERT o TOPCON, che possono essere aggiornati dalle attuali linee PERC, HJT richiede un significativo investimento di capitale in nuove apparecchiature per avviare le produzioni di massa.
Inoltre, come per molte nuove tecnologie, la stabilità operativa/produttiva a lungo termine di HJT è ancora in fase di revisione. Ciò è dovuto a sfide di lavorazione come la suscettibilità del Si amorfo ai processi ad alta temperatura.
HJT dimostra un'elevata efficienza delle celle solari grazie al Si amorfo intrinseco idrogenato di alta qualità (a-Si:H nella Figura 1) che può fornire un'impressionante passivazione dei difetti sia sulla superficie anteriore che su quella posteriore dei wafer di Si (polarità sia di tipo n che di tipo p).
L'uso di ITO come contatti trasparenti migliora anche i flussi di corrente, agendo anche sullo strato antiriflesso per fornire una cattura ottimale della luce. Inoltre, l'ITO può anche essere depositato tramite sputtering a bassa temperatura, evitando così la ricristallizzazione dello strato amorfo che influenzerà la qualità di passivazione dei materiali sulla superficie del Si sfuso.
Nonostante le sfide di elaborazione e gli elevati investimenti di capitale, HJT è ancora una tecnologia interessante. Questa tecnologia dimostra la capacità di raggiungere un’efficienza della cella solare superiore al 23%, rispetto al 22% circa mostrato dalle tecnologie TOPCON, PERT e PERC.
