PERT — это аббревиатура от пассивного излучателя, полностью рассеянного сзади. В последнее время он привлек широкое внимание со стороны солнечной фотоэлектрической промышленности и исследовательских институтов. В частности, поскольку популярная структура PERC, похоже, достигла узкого места в своем практическом пределе эффективности преобразования энергии, исследователи фотоэлектрических систем ищут другие архитектуры ячеек, чтобы продолжать повышать эффективность промышленно жизнеспособных Si солнечных элементов.
На рисунке 1 показана разница между структурой PERC p-типа и структурой PERT n-типа.
Рисунок 1. Разница между солнечным элементом PERC p-типа и солнечным элементом PERT n-типа.
Структура PERC (пассивированный задний контакт эмиттера) имеет локализованное поле на задней поверхности (BSF). BSF создается в результате легирования Al в Si во время процессов совместного обжига металла. BSF помогает повысить эффективность солнечных элементов за счет формирования высоко-низкого перехода с базовой пластиной кремния p-типа. Этот переход отталкивает неосновные носители заряда и предотвращает их рекомбинацию на задней поверхности кремниевой пластины.
С другой стороны, в структуре PERT задняя поверхность «полностью диффузна» либо бором (p-тип), либо фосфором (n-тип). Обычно технология PERT реализуется на солнечных элементах Si n-типа. Это сделано для того, чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами более высокой устойчивости пластин Si n-типа к металлическим примесям, более низкого температурного коэффициента и меньшей деградации, вызванной светом, чем пластины Si p-типа. Светоиндуцированная деградация ниже в кремнии n-типа, возможно, из-за меньшего количества пар бор-кислород, поскольку основная часть пластины n-типа легирована фосфором.
Тем не менее, «полностью диффузный» BSF требует дополнительных новых процессов, таких как высокотемпературная POCL и диффузия BBr3. В результате производство PERT обходится дороже, чем PERC.
Тем не менее, BSF по всей площади в солнечных элементах PERT может обеспечить более эффективный эффект пассивации перехода с высоким и низким уровнем перехода, чем локализованный, более крупный BSF на основе Al в PERC. Кроме того, PERT n-типа также позволяет интегрировать так называемую структуру туннельного оксидного пассивированного контакта (TOPCON). Эта структура TOPCON потенциально может еще больше повысить эффективность устройства.
Что такое солнечный элемент TOPCON?
Солнечные элементы TOPCON (также известные как пассивированные контакты) рекламируются как следующее поколение технологии солнечных элементов после PERC. Эту новую архитектуру представили исследователи из Института солнечных энергетических систем Фраунгофера в Германии в 2013 году.
По сравнению с другими потенциальными новыми технологиями, такими как HJT и IBC, TOPCON могут быть обновлены с текущей версии. ВЕРС или Линия PERT . В результате существующим производителям PERC или PERT, которые хотят модернизировать свои существующие производственные линии, необходимы меньшие капитальные вложения. Кроме того, также может быть достигнут хороший прирост эффективности солнечных батарей. По абсолютной величине это составляет ~1%, как сообщается в .
TOPCON — это аббревиатура от «Туннельный контакт, пассивированный оксидом». На рисунке 1 показана архитектура этой ячейки по сравнению с n-PERT . Солнечный элемент
Рисунок 1. n-PERT в сравнении с архитектурой солнечных элементов n-TOPCON.
Как показано на рисунке, n-PERT и n-TOPCON очень похожи. Обычно для модернизации солнечного элемента n-PERT до солнечного элемента n-TOPCON только дополнительный ультратонкий слой SiO и слой легированного поли-Si.2 требуется
Ультратонкий SiO 2 действует как поверхностный пассивирующий слой между задней поверхностью Si и задним «контактом» – слоем поли-Si. Кроме того, он также должен быть достаточно тонким, чтобы ток мог туннелировать через него квантово-механически.
Слой поли-Si сильно легирован для создания слоя с высокой проводимостью. Этот слой с высокой проводимостью будет затем действовать как контакт для сбора тока. Кроме того, в TOPCON n-типа слой поли-Si обычно легируется фосфором для обеспечения пассивации поля (поле задней поверхности ). Это похоже на заднюю поверхность n-PERT, легированную фосфором, как показано на рисунке 1 (а).
С добавлением туннельного оксидного слоя первоначальные авторы из Института солнечных энергетических систем Фраунгофера сообщили об увеличении абсолютной эффективности солнечных элементов примерно на 1%.
Что такое солнечный элемент HJT?
HJT — это аббревиатура солнечных элементов с гетеропереходом. Представленный японской компанией Sanyo в 1980-х годах, а затем приобретенный Panasonic в 2010-х, HJT считается потенциальным преемником популярного Солнечные элементы PERC на момент написания, помимо других технологий, таких как ПЕРТ и ТОПКОН.
Благодаря меньшему количеству этапов обработки элементов в HJT и гораздо более низким температурам обработки элементов, эта архитектура может упростить существующие линии по производству солнечных элементов, которые в настоящее время в значительной степени основаны на технологии PERC.
Рисунок 1: PERC p-типа и солнечный элемент HJT n-типа
Как показано на рисунке 1, HJT сильно отличается от популярной структуры PERC. В результате производственные процессы в этих двух архитектурах сильно различаются. По сравнению с n-PERT или TOPCON, которые можно модернизировать из существующих линий PERC, HJT требует значительных капиталовложений в новое оборудование для запуска массового производства.
Кроме того, как и в случае со многими новыми технологиями, долгосрочная эксплуатационная/производственная стабильность HJT все еще находится на рассмотрении. Это связано с проблемами обработки, такими как восприимчивость аморфного кремния к высокотемпературным процессам.
HJT демонстрирует высокую эффективность солнечных элементов благодаря высококачественному гидрогенизированному аморфному кремнию (a-Si:H на рисунке 1), который может обеспечить впечатляющую пассивацию дефектов как на передней, так и на задней поверхности кремниевых пластин (полярность как n-типа, так и p-типа).
Использование ITO в качестве прозрачных контактов также улучшает потоки тока, а также действует как антиотражающий слой, обеспечивая оптимальное улавливание света. Более того, ITO также можно наносить путем распыления при низкой температуре, что позволяет избежать рекристаллизации аморфного слоя, которая повлияет на качество пассивации материалов на объемной поверхности Si.
Несмотря на трудности обработки и высокие капиталовложения, HJT по-прежнему остается привлекательной технологией. Эта технология демонстрирует способность достигать эффективности солнечных элементов >23% по сравнению с ~22%, показанными технологиями TOPCON, PERT и PERC.
