PERT, pasifleştirilmiş emitör arkasının tamamen dağılmış halinin kısaltmasıdır. Son zamanlarda solar PV endüstrisinden ve araştırma kurumlarından büyük ilgi gördü. Özellikle popüler PERC yapısının pratik güç dönüştürme verimliliği sınırının darboğazına ulaşmış gibi görünmesi nedeniyle, PV araştırmacıları endüstriyel olarak uygun Si güneş pillerinin verimliliğini artırmaya devam etmek için başka hücre mimarileri arıyorlar.
Şekil 1, p tipi PERC ile n tipi PERT yapısı arasındaki farkı göstermektedir.
Şekil 1: p tipi PERC ile n tipi PERT güneş pili arasındaki fark
PERC (pasifleştirilmiş emitör arka teması) yapısı, yerelleştirilmiş bir arka yüzey alanına (BSF) sahiptir. BSF, metalin birlikte pişirilmesi işlemleri sırasında Al'ın Si'ye katkılanmasıyla oluşturulur. BSF, p-tipi Si bazlı levha ile yüksek-düşük bağlantı oluşturarak güneş pili verimliliğini artırmaya yardımcı olur. Bu bağlantı azınlık taşıyıcılarını iter ve Si levhanın arka yüzeyinde yeniden birleşmelerini önler.
Öte yandan, PERT yapısında arka yüzey ya bor (p-tipi) ya da fosfor (n-tipi) ile 'tamamen dağılmıştır'. Genellikle PERT teknolojisi n tipi Si güneş pillerinde uygulanır. Bunun amacı, n-tipi Si levhaların metalik safsızlıklara karşı daha yüksek toleransından, daha düşük sıcaklık katsayısından ve p-tipi Si levhalardan daha düşük ışık kaynaklı bozulmadan tam olarak yararlanmaktır. Işıkla indüklenen bozunma, n-tipi Si'de, muhtemelen daha düşük bor-oksijen çiftlerinden dolayı daha düşüktür, çünkü n-tipi levhadaki kütle, fosforla katkılıdır.
Bununla birlikte, 'tamamen yayılmış' BSF, yüksek sıcaklıkta POCL ve BBr3 difüzyonu gibi ek yeni işlemler gerektirir. Sonuç olarak PERT'in üretimi PERC'den daha pahalıdır.
Bununla birlikte, PERT güneş pillerindeki tam alanlı BSF, PERC'deki lokalize, kaba Al bazlı BSF'den daha etkili yüksek-alçak bağlantı pasifleştirme etkisi sağlayabilir. Ayrıca n-tipi PERT, tünel oksit pasifleştirilmiş kontak (TOPCON) olarak adlandırılan yapının entegrasyonuna da olanak tanır. Bu TOPCON yapısı, cihazın verimliliğini daha da artırma potansiyeline sahiptir.
TOPCON güneş pili nedir?
TOPCON (pasifleştirilmiş kontak olarak da bilinir) güneş pili, PERC'den sonra yeni nesil güneş pili teknolojisi olarak lanse ediliyor. Bu yeni mimari, 2013 yılında Almanya'daki Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü'ndeki araştırmacılar tarafından tanıtıldı.
Diğer potansiyel yeni teknolojilerle karşılaştırıldığında HJT ve IBC, TOPCON mevcut versiyondan yükseltilebilir PERC veya PERT hattı. Sonuç olarak, mevcut üretim hatlarını yükseltmek isteyen mevcut PERC veya PERT üreticileri için daha düşük sermaye yatırımı gerekiyor. Ayrıca güneş pili verimliliğinde de iyi bir kazanç elde edilebilir. Bu, rapor edildiği gibi mutlak değer olarak ~%1'dir.
TOPCON, 'Tünel Oksit Pasifleştirilmiş Kontak' ifadesinin kısaltmasıdır. Şekil 1, bu hücre mimarisini bir hücre mimarisiyle karşılaştırmalı olarak göstermektedir. n-PERT güneş pili.
Şekil 1. n-TOPCON güneş pili mimarileriyle karşılaştırıldığında n-PERT
Şekilde görüldüğü gibi n-PERT ve n-TOPCON oldukça benzerdir. Tipik olarak, bir n-PERT güneş pilini n-TOPCON güneş hücresine yükseltmek için yalnızca ek bir ultra ince SiO 2 katmanı ve katkılı bir poli-Si katmanı gerekir.
Ultra ince SiO, 2 arka Si yüzeyi ile arka 'temas' (poli-Si katmanı) arasında yüzey pasifleştirme katmanı görevi görür. Ek olarak, akımın kuantum mekaniksel olarak içinden geçebilmesi için yeterince ince olması da gerekir.
Poly-Si katmanı, yüksek iletkenliğe sahip bir katman üretmek için yüksek oranda katkılanmıştır. Bu yüksek iletkenliğe sahip katman daha sonra mevcut koleksiyon için bir kontak görevi görecek. Ek olarak, n-tipi bir TOPCON'da, poli-Si katmanı, alanın pasifleştirilmesini sağlamak için tipik olarak fosforla katkılıdır (arka yüzey alanı ). Bu, şekil 1(a)'da gösterildiği gibi n-PERT'in fosfor katkılı arka yüzeyine benzer.
Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü'nün orijinal yazarları, tünel oksit tabakasının eklenmesiyle mutlak güneş pili verimliliğinde ~%1'lik bir artış bildirdi.
HJT güneş pili nedir?
HJT, hetero-bağlantılı güneş pillerinin kısaltmasıdır. 1980'lerde Japon şirketi Sanyo tarafından tanıtılan ve 2010'larda Panasonic tarafından satın alınan HJT, popüler teknolojinin potansiyel halefi olarak değerlendiriliyor. PERC güneş pili, bu yazının yazıldığı tarih itibarıyla, diğer teknolojilerin yanı sıra PERT ve TOPCON.
HJT'nin daha az sayıda hücre işleme adımı ve çok daha düşük hücre işleme sıcaklıkları nedeniyle bu mimari, şu anda ağırlıklı olarak PERC teknolojisine dayanan mevcut güneş pili üretim hatlarını basitleştirme potansiyeline sahiptir.
Şekil 1: p tipi PERC ile n tipi HJT güneş pili karşılaştırması
Şekil 1'de gösterildiği gibi HJT, popüler PERC yapısından çok farklıdır. Sonuç olarak bu iki mimari arasındaki üretim süreçleri çok farklıdır. Mevcut PERC hatlarından yükseltilebilen n-PERT veya TOPCON ile karşılaştırıldığında HJT, seri üretime başlamak için yeni ekipmanlara önemli miktarda sermaye yatırımı gerektirir.
Ek olarak, birçok yeni teknolojide olduğu gibi HJT'nin uzun vadeli işletme/üretim istikrarı da halen incelenmektedir. Bunun nedeni, amorf Si'nin yüksek sıcaklık işlemlerine duyarlılığı gibi işleme zorluklarından kaynaklanmaktadır.
HJT, Si levhaların hem ön hem de arka yüzeyine (hem n tipi hem de p tipi polarite) etkileyici kusur pasifleştirmesi sağlayabilen yüksek kaliteli hidrojene içsel amorf Si (Şekil 1'deki a-Si:H) sayesinde yüksek güneş pili verimliliği gösterir.
ITO'nun şeffaf kontaklar olarak kullanılması aynı zamanda akım akışlarını iyileştirirken aynı zamanda yansıma önleyici katman görevi görerek optimum ışık yakalamayı sağlar. Üstelik ITO, düşük sıcaklıkta püskürtme yoluyla da biriktirilebilir, böylece toplu Si yüzeyindeki malzemelerin pasifleştirme kalitesini etkileyecek amorf katmanın yeniden kristalleşmesi önlenir.
İşleme zorluklarına ve yüksek sermaye yatırımlarına rağmen HJT hala çekici bir teknolojidir. Bu teknoloji, TOPCON, PERT ve PERC teknolojilerinin gösterdiği ~%22'ye kıyasla >%23 güneş pili verimliliği elde etme yeteneğini göstermektedir.
