PERT เป็นตัวย่อสำหรับตัวปล่อยแบบพาสซีฟที่กระจายอยู่ด้านหลังโดยสิ้นเชิง เมื่อเร็วๆ นี้ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางจากอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์และสถาบันวิจัย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ด้วยโครงสร้าง PERC ที่ได้รับความนิยมดูเหมือนว่าจะถึงจุดคอขวดของขีดจำกัดประสิทธิภาพการแปลงพลังงานในทางปฏิบัติแล้ว นักวิจัย PV กำลังมองหาสถาปัตยกรรมเซลล์อื่นๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์สุริยะ Si ที่มีศักยภาพทางอุตสาหกรรมต่อไป
รูปที่ 1 แสดงความแตกต่างระหว่างโครงสร้าง PERC แบบ p และโครงสร้าง PERT แบบ n
รูปที่ 1: ความแตกต่างระหว่างเซลล์แสงอาทิตย์ PERC ชนิด p และเซลล์แสงอาทิตย์ PERT ชนิด n
โครงสร้าง PERC (หน้าสัมผัสด้านหลังตัวส่งสัญญาณแบบพาสซีฟ) มีสนามพื้นผิวด้านหลังที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น (BSF) BSF ถูกสร้างขึ้นจากการเติม Al ลงใน Si ในระหว่างกระบวนการยิงร่วมด้วยโลหะ BSF ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์โดยการสร้างจุดเชื่อมต่อสูง-ต่ำด้วยเวเฟอร์ฐาน Si ชนิด p ทางแยกนี้จะขับไล่พาหะรายย่อยและป้องกันไม่ให้รวมตัวกันที่พื้นผิวด้านหลังของเวเฟอร์ Si
ในทางกลับกัน สำหรับโครงสร้าง PERT พื้นผิวด้านหลัง 'กระจายโดยสิ้นเชิง' มีทั้งโบรอน (ชนิด p) หรือฟอสฟอรัส (ชนิด n) โดยปกติแล้วเทคโนโลยี PERT จะถูกนำมาใช้กับเซลล์แสงอาทิตย์ Si ชนิด n นี่เป็นการใช้ประโยชน์จากความทนทานที่สูงกว่าของเวเฟอร์ Si ชนิด n ต่อสิ่งสกปรกที่เป็นโลหะ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่ต่ำกว่า และการเสื่อมสภาพที่เกิดจากแสงต่ำกว่าเวเฟอร์ Si ชนิด p การย่อยสลายที่เกิดจากแสงจะต่ำกว่าใน n-type Si ซึ่งอาจเนื่องมาจากคู่โบรอน-ออกซิเจนที่ต่ำกว่า เนื่องจากส่วนใหญ่ในเวเฟอร์ n-type ถูกเจือด้วยฟอสฟอรัส
อย่างไรก็ตาม BSF 'กระจายโดยสิ้นเชิง' ต้องการกระบวนการใหม่เพิ่มเติม เช่น POCL ที่อุณหภูมิสูงและการแพร่กระจาย Bbr3 เป็นผลให้ PERT มีราคาแพงกว่าในการผลิตมากกว่า PERC
อย่างไรก็ตาม BSF แบบเต็มพื้นที่ในเซลล์แสงอาทิตย์ PERT อาจให้เอฟเฟกต์ทู่ทางแยกสูง-ต่ำที่มีประสิทธิภาพมากกว่า BSF ที่ใช้ Al พื้นฐานแบบหยาบใน PERC นอกจากนี้ PERT แบบ n ยังช่วยให้สามารถรวมโครงสร้างหน้าสัมผัสแบบพาสซีฟออกไซด์ของอุโมงค์ออกไซด์ (TOPCON) เข้าด้วยกันได้ โครงสร้าง TOPCON นี้มีศักยภาพที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ต่อไป
เซลล์แสงอาทิตย์ TOPCON คืออะไร?
เซลล์แสงอาทิตย์ TOPCON (หรือที่รู้จักกันในชื่อการสัมผัสแบบพาสซีฟ) ได้รับการขนานนามว่าเป็นเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์รุ่นต่อไปหลังจาก PERC สถาปัตยกรรมใหม่นี้ได้รับการแนะนำโดยนักวิจัยจากสถาบัน Fraunhofer สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศเยอรมนีในปี 2013
เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีใหม่ที่มีศักยภาพอื่นๆ เช่น HJT และ IBC, TOPCON สามารถอัพเกรดได้จากปัจจุบัน ป.ร. หรือ สาย พีอาร์ที . ส่งผลให้มีการลงทุนลดลงสำหรับผู้ผลิต PERC หรือ PERT ที่ต้องการอัพเกรดสายการผลิตที่มีอยู่ นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์ได้อีกด้วย นี่คือ ~ 1% ในมูลค่าสัมบูรณ์ตามที่รายงานใน
TOPCON เป็นตัวย่อสำหรับ 'การสัมผัสแบบพาสซีฟในอุโมงค์ออกไซด์' รูปที่ 1 แสดงสถาปัตยกรรมเซลล์นี้เมื่อเปรียบเทียบกับ n-PERT เซลล์แสงอาทิตย์
รูปที่ 1. n-PERT เปรียบเทียบกับสถาปัตยกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ n-TOPCON
ดังแสดงในรูป n-PERT และ n-TOPCON ค่อนข้างคล้ายกัน โดยทั่วไป หากต้องการอัพเกรดเซลล์แสงอาทิตย์ n-PERT เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ n-TOPCON 2 จำเป็นต้องใช้เพียงชั้น SiO ที่บางพิเศษเพิ่มเติมและชั้นโพลี-Si ที่เจือเท่านั้น
SiO แบบบางพิเศษ 2 ทำหน้าที่เป็นชั้นฟิล์มทู่ระหว่างพื้นผิว Si ด้านหลังและ 'หน้าสัมผัส' ด้านหลัง ซึ่งเป็นชั้นโพลี-Si นอกจากนี้ ยังต้องบางเพียงพอเพื่อให้กระแสสามารถทะลุผ่านควอนตัมโดยกลไกได้
ชั้นโพลี-ศรีมีการเจือสูงเพื่อสร้างชั้นการนำไฟฟ้าสูง ชั้นการนำไฟฟ้าสูงนี้จะทำหน้าที่เป็นตัวสัมผัสสำหรับคอลเลกชันปัจจุบัน นอกจากนี้ ใน TOPCON ชนิด n โดยทั่วไปชั้นโพลี-Si จะถูกเจือด้วยฟอสฟอรัสเพื่อให้เกิดฟิล์มทู่ (สนามพื้นผิวด้านหลัง ) ซึ่งคล้ายกับพื้นผิวด้านหลังที่เจือด้วยฟอสฟอรัสของ n-PERT ดังแสดงในรูปที่ 1(a)
ด้วยการเพิ่มชั้นอุโมงค์ออกไซด์ ผู้เขียนต้นฉบับของสถาบัน Fraunhofer สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์รายงานว่าประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์สัมบูรณ์เพิ่มขึ้นประมาณ 1%
เซลล์แสงอาทิตย์ HJT คืออะไร?
HJT เป็นตัวย่อสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์แบบแยกเฮเทอโร เปิดตัวโดยบริษัท Sanyo ของญี่ปุ่นในช่วงทศวรรษ 1980 จากนั้น Panasonic เข้าซื้อกิจการในปี 2010 HJT ถือเป็นผู้สืบทอดที่มีศักยภาพต่อความนิยม เซลล์แสงอาทิตย์ PERC ณ เวลาที่เขียน นอกเหนือจากเทคโนโลยีอื่นๆ เช่น เพิร์ท และ ท็อปคอน.
เนื่องจาก HJT มีจำนวนขั้นตอนการประมวลผลเซลล์น้อยลง และมีอุณหภูมิในการประมวลผลเซลล์ที่ต่ำกว่ามาก สถาปัตยกรรมนี้มีศักยภาพในการทำให้สายการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบันที่ใช้เทคโนโลยี PERC เป็นหลักง่ายขึ้น
รูปที่ 1: เซลล์แสงอาทิตย์ PERC ชนิด p กับเซลล์แสงอาทิตย์ HJT ชนิด n
ดังแสดงในรูปที่ 1 HJT แตกต่างอย่างมากจากโครงสร้าง PERC ยอดนิยม เป็นผลให้กระบวนการผลิตระหว่างสถาปัตยกรรมทั้งสองนี้แตกต่างกันมาก เมื่อเปรียบเทียบกับ n-PERT หรือ TOPCON ซึ่งสามารถอัพเกรดได้จากสายการผลิต PERC ในปัจจุบัน HJT จำเป็นต้องมีการลงทุนจำนวนมากในอุปกรณ์ใหม่เพื่อเริ่มการผลิตจำนวนมาก
นอกจากนี้ เช่นเดียวกับเทคโนโลยีใหม่ๆ มากมาย ความเสถียรในการทำงาน/การผลิตในระยะยาวของ HJT ยังอยู่ระหว่างการตรวจสอบ นี่เป็นเพราะความท้าทายในการประมวลผล เช่น ความไวของ Si ที่ไม่มีรูปร่างต่อกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูง
HJT แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ในระดับสูง เนื่องจาก Si อสัณฐานภายในที่เติมไฮโดรเจนคุณภาพสูง (a-Si:H ในรูปที่ 1) ที่สามารถทำให้เกิดข้อบกพร่องที่น่าประทับใจทั้งบนพื้นผิวด้านหน้าและด้านหลังของเวเฟอร์ Si (ทั้งขั้ว n-type และ p-type)
การใช้ ITO เป็นหน้าสัมผัสแบบโปร่งใสยังช่วยปรับปรุงการไหลของกระแส ขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่เป็นชั้นป้องกันแสงสะท้อนเพื่อให้จับแสงได้ดีที่สุด นอกจากนี้ ITO ยังสามารถสะสมผ่านการสปัตเตอร์ที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงการตกผลึกซ้ำของชั้นอสัณฐานที่จะส่งผลกระทบต่อคุณภาพการทู่ของวัสดุบนพื้นผิว Si จำนวนมาก
แม้จะมีความท้าทายในการประมวลผลและการลงทุนสูง HJT ยังคงเป็นเทคโนโลยีที่น่าสนใจ เทคโนโลยีนี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการบรรลุประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ >23% เทียบกับ ~22% ที่แสดงโดยเทคโนโลยี TOPCON, PERT และ PERC
