PERT는 부동화 방출기 후면 완전 확산의 약어입니다. 최근 태양광발전 업계와 연구기관으로부터 큰 주목을 받고 있다. 특히 인기 있는 PERC 구조가 실제 전력 변환 효율 한계의 병목 현상에 도달한 것으로 보이므로 PV 연구자들은 산업적으로 실행 가능한 Si 태양 전지의 효율성을 지속적으로 높이기 위해 다른 셀 아키텍처를 찾고 있습니다.
그림 1은 p형 PERC와 n형 PERT 구조의 차이점을 보여줍니다.
그림 1: p형 PERC와 n형 PERT 태양전지의 차이점
PERC(Passivated Emitter Rear Contact) 구조에는 국지적인 후면 전계(BSF)가 있습니다. BSF는 금속 동시 소성 공정 중 Si에 Al을 도핑하여 생성됩니다. BSF는 p형 Si 베이스 웨이퍼와 하이-로우 접합을 형성해 태양전지 효율 향상에 도움을 준다. 이 접합은 소수 캐리어를 밀어내고 Si 웨이퍼 후면에서 이들이 재결합하는 것을 방지합니다.
반면, PERT 구조의 경우 후면은 붕소(p형) 또는 인(n형)으로 '완전히 확산됩니다'. 일반적으로 PERT 기술은 n형 Si 태양전지에 구현됩니다. 이는 p형 Si 웨이퍼에 비해 n형 Si 웨이퍼의 금속 불순물에 대한 더 높은 내성, 더 낮은 온도 계수, 더 낮은 광 유도 열화를 최대한 활용하기 위한 것입니다. n형 웨이퍼의 벌크가 인으로 도핑되어 있기 때문에 n형 Si에서는 빛에 의한 열화가 더 낮습니다. 이는 붕소-산소 쌍이 더 낮기 때문일 수 있습니다.
그럼에도 불구하고, '완전히 확산된' BSF에는 고온 POCL 및 BBr3 확산과 같은 추가적인 새로운 프로세스가 필요합니다. 결과적으로 PERT는 PERC보다 제조 비용이 더 비쌉니다.
그럼에도 불구하고, PERT 태양 전지의 전체 영역 BSF는 PERC의 국부적이고 거친 Al 기반 BSF보다 더 효과적인 고저 접합 패시베이션 효과를 제공할 수 있습니다. 또한 n형 PERT는 소위 TOPCON(터널 산화물 부동화 접점) 구조의 통합도 가능하게 합니다. 이 TOPCON 구조는 장치의 효율성을 더욱 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
TOPCON 태양전지란 무엇인가요?
TOPCON(부동태화 접점이라고도 함) 태양전지는 PERC 이후 차세대 태양전지 기술로 주목받고 있습니다. 이 새로운 아키텍처는 2013년 독일 프라운호퍼 태양에너지 시스템 연구소의 연구진에 의해 소개되었습니다.
등의 다른 잠재적인 신기술에 비해 HJT , IBC, TOPCON은 현재 버전에서 업그레이드 가능 PERC 또는 PERT 라인. 결과적으로 기존 생산 라인을 업그레이드하려는 기존 PERC 또는 PERT 제조업체에는 더 낮은 자본 투자가 필요합니다. 더욱이, 태양전지 효율의 양호한 이득도 달성될 수 있다. 이는 보고된 절대값의 ~1%입니다.
TOPCON은 'Tunnel Oxide Passivated Contact'의 약어입니다. 그림 1은 이 셀 아키텍처를 다음과 비교하여 보여줍니다. n-PERT 태양전지.
그림 1. n-TOPCON 태양전지 아키텍처와 n-PERT 비교
그림에서 볼 수 있듯이 n-PERT와 n-TOPCON은 상당히 유사합니다. 일반적으로 n-PERT 태양전지를 n-TOPCON 태양전지로 업그레이드하려면 초박형 SiO2 2 층과 도핑된 Poly-Si 층만 추가하면 됩니다.
초박형 SiO는 2 후면 Si 표면과 후면 '접점'(폴리-Si 층) 사이의 표면 패시베이션 층 역할을 합니다. 또한 전류가 양자 기계적으로 터널을 통과할 수 있도록 충분히 얇아야 합니다.
Poly-Si 층은 높은 전도성 층을 생성하기 위해 고도로 도핑됩니다. 이 높은 전도성 층은 전류 수집을 위한 접점 역할을 합니다. 또한, n형 TOPCON에서 폴리실리콘(poly-Si) 층은 일반적으로 필드 패시베이션을 제공하기 위해 인으로 도핑됩니다(뒷면 필드 ). 이는 그림 1(a)에 표시된 n-PERT의 인 도핑된 후면과 유사합니다.
터널 산화물 층을 추가함으로써 Fraunhofer 태양 에너지 시스템 연구소의 원저자들은 절대 태양 전지 효율이 ~1% 증가했다고 보고했습니다.
HJT 태양전지란?
HJT는 이종접합 태양전지(Hetero-Junction Solar Cell)의 약어입니다. 1980년대 일본 기업 산요(Sanyo)가 출시한 후 2010년대 파나소닉(Panasonic)에 인수된 HJT는 인기 제품의 잠재적인 후계자로 간주됩니다. PERC 태양전지는 다음과 같은 다른 기술 외에도 이 글을 쓰는 시점의 PERT 및 탑콘.
HJT의 셀 처리 단계 수가 적고 셀 처리 온도가 훨씬 낮기 때문에 이 아키텍처는 현재 PERC 기술을 기반으로 하는 현재 태양전지 제조 라인을 단순화할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
그림 1: p형 PERC와 n형 HJT 태양전지 비교
그림 1에 표시된 것처럼 HJT는 널리 사용되는 PERC 구조와 매우 다릅니다. 결과적으로 이 두 아키텍처 간의 제조 프로세스는 매우 다릅니다. 현재 PERC 라인에서 업그레이드가 가능한 n-PERT나 TOPCON과 비교하면, HJT는 대량생산을 시작하기 위해 새로운 장비에 상당한 자본 투자가 필요하다.
또한 많은 신기술과 마찬가지로 HJT의 장기적인 운영/제조 안정성에 대한 검토가 아직 미진한 상태입니다. 이는 비정질 Si의 고온 공정에 대한 민감성과 같은 공정상의 문제 때문입니다.
HJT는 Si 웨이퍼의 전면과 후면 모두(n형 및 p형 극성 모두)에 인상적인 결함 보호를 제공할 수 있는 고품질 수소화 고유 비정질 Si(그림 1의 a-Si:H) 덕분에 높은 태양전지 효율을 보여줍니다.
투명 접점으로 ITO를 사용하면 전류 흐름도 향상되는 동시에 반사 방지층 역할을 하여 최적의 광 캡처 기능을 제공합니다. 또한, ITO는 저온에서 스퍼터링을 통해 증착될 수도 있으므로 벌크 Si 표면의 재료 패시베이션 품질에 영향을 미치는 비정질 층의 재결정화를 피할 수 있습니다.
처리상의 어려움과 높은 자본 투자에도 불구하고 HJT는 여전히 매력적인 기술입니다. 이 기술은 TOPCON, PERT 및 PERC 기술의 ~22%에 비해 >23%의 태양전지 효율성을 달성할 수 있는 능력을 보여줍니다.
