Високоефективні кремнієві пасивні емітерні та тильні елементи на основі перевернутої піраміди. Сонячна батарея Perl

Сонячна батарея на Perl

Кожен, хто стежить за останніми подіями на ринку сонячних фотоелектричних систем, принаймні один раз за останній рік стикався з технічним терміном PERC. Всі поважні постачальники конкурують, щоб випустити найкращий PERC як засіб забезпечення преміум-частини ринку.

PERC розшифровується як “задня комірка з пасивним емітером” (Passivated Emitter Rear Cell); ця концепція була вперше запропонована Університетом Нового Південного Уельсу в звіті про грант у 1984 році (1). Насправді, сучасний PERC зазвичай відноситься до двох конкретних конфігурацій, які називаються PERT (Passivated Emitter, Rear Totally-dispersed) і PERL (Passivated Emitter, Rear Locally-doped), які виявилися найбільш життєздатними рішеннями серед інших конфігурацій PERC (2).

Концепції PERC знадобився певний час, щоб досягти комерційного успіху: перші високоефективні сонячні елементи були виготовлені в лабораторії з ефективністю до 20%, починаючи з 1990-х років (3). Очевидно, що в той час існували й інші конкуруючі технології, наприклад, електронно-оптичні перетворювачі (ЕОП).g. зворотний контакт і HIT. Отже, концепція PERC була лише однією з багатьох перспективних ідей для підвищення ефективності сонячних батарей. Промисловості знадобилося майже 30 років, щоб наздогнати цю концепцію та досягти ефективності, досягнутої на рівні досліджень.

Як працює сонячний елемент PERC?

У двох словах, сонячний елемент PERC може бути створений шляхом додавання пасивуючої плівки на задній поверхні до звичайного кристалічного елемента. На практиці це передбачає два додаткових етапи: спочатку наноситься задня пасиваційна плівка. Потім за допомогою лазерів або хімічних речовин відкриваються крихітні s в плівці, через які задній провідний шар може контактувати з кремнієм під пасивуючим шаром. На малюнку 1 порівнюються конфігурації звичайних і PERC сонячних елементів.

високоефективні, кремнієві, пасивні, тильні, елементи, піраміди
Рисунок 1: Порівняння конфігурацій комірок

Описана вище технологія дозволяє підвищити ефективність сонячного елемента трьома способами:

За рахунок мінімізації поверхневої рекомбінації

Атоми на поверхні кремнієвої пластини мають “висячі зв’язки”, які можуть захоплювати електрони, що несуть заряд, і втягувати їх назад в кристалічну структуру кремнію (процес, який називається поверхневою рекомбінацією). В результаті, коли електрон досягає задньої поверхні звичайного сонячного елемента, він, швидше за все, буде захоплений і не зробить свій внесок у струм. Однак у сонячному елементі PERC пасивна плівка вирощується на задній поверхні сонячного елемента і зменшує цей ефект, зв’язуючи “блукаючі зв’язки”. Електрону, що несе заряд, який відхиляється занадто близько до задньої поверхні, дозволяється продовжувати свій шлях, і шанс того, що він досягне емітера і зробить свій внесок в електричний струм, вироблений сонячним елементом, збільшується. (Малюнок 2).

високоефективні, кремнієві, пасивні, тильні, елементи, піраміди
Малюнок 2. Як PERC-елемент підвищує ефективність за рахунок зменшення поверхневої рекомбінації.

Більш довгі хвилі (червоне світло) генерують електрони біля задньої поверхні, в порівнянні з більш короткими (синє світло) (4). Оскільки сонячний елемент PERC допомагає запобігти поверхневій рекомбінації, він все одно зможе вловлювати ці довжини хвиль (5). Ця здатність збільшує продуктивність сонячного елемента вранці і ввечері, коли присутні довші довжини хвиль, що призводить до того, що багато виробників заявляють про кращу продуктивність при слабкому освітленні.

Збільшення внутрішньої відбивної здатності для вловлювання світла

Задня плівка відбиває світло, яке проходить через сонячний елемент, не поглинаючись. Це надає світлу більше можливостей для другої спроби поглинання (див. Малюнок 3). Іншими словами, ефективність перетворення енергії просто стає вищою.

високоефективні, кремнієві, пасивні, тильні, елементи, піраміди
Рисунок 3 Комірка PERC підвищує ефективність, відбиваючи світло назад через сонячну батарею

Відбиваючи непродуктивні довжини хвиль

Як правило, кремнієві сонячні елементи перестають поглинати довжину хвиль вище 1180 нм, замість цього вони поглинаються шаром металізації на задній стороні і перетворюються в тепло (4). Задня пасивна плівка відбиває ці контрпродуктивні довжини хвиль від сонячного елемента і, отже, підтримує більш низьку температуру. В результаті, сонячні елементи PERC вважаються більш термостійкими.

Все це, при правильному виготовленні, безсумнівно, підвищить ефективність сонячного елемента. Нинішні комерційно доступні сонячні елементи PERC перевищують 20% з рекордною ефективністю майже 23%. Оскільки ця технологія заснована на звичайних кремнієвих сонячних елементах, ви можете бути впевнені, що ефективність не зупиниться на цьому і буде продовжувати покращуватися!

Чому це стало найбільш захоплюючою особливістю серед нових фотоелектричних технологій?

Святим Граалем у фотоелектричній промисловості було знайти продукт з максимально можливою ефективністю, зберігаючи при цьому низьку собівартість виробництва. Певною мірою сонячні елементи PERC дають відповідь на це питання. Тому не дивно, що ця технологія має райдужні перспективи.

Очікується, що до 2020 року комерційні виробничі потужності з виробництва PERC займатимуть майже половину загальної потужності сонячних фотоелементів (див. Рисунок 4) (6).

Рисунок 4: Світові виробничі потужності фотоелектричних елементів з 2016 по 2020 рік (Джерело: Energy Trend)

Основна привабливість полягає в тому, що виробництво PERC вимагає мінімальних модифікацій існуючих виробничих ліній сонячних елементів. Існуючі лінії можуть бути легко модернізовані для виробництва сонячних елементів PERC без необхідності вкладати великі капітальні витрати або повністю переобладнати всі лінії. Іншими словами, можна підвищити ефективність сонячних елементів без необхідності йти на величезні фінансові ризики. Тим часом, переробляючи більшу частину наявного обладнання, ми просто змушуємо гроші працювати з більшою віддачею на початкові інвестиції. Здається, що це не є розумним.

Занадто добре, щоб бути правдою?

Незважаючи на те, що PERC є тридцятирічною концепцією, вони не були протестовані в комерційних цілях до недавнього часу. Вперше Рамспек (7) повідомив, що PERC-елементи можуть демонструвати сильнішу деградацію потужності протягом перших днів через процес, який називається світлоіндукованою деградацією (LID).

Фраунгоферівський центр кремнієвої фотовольтаїки в Німеччині згодом провів масштабні дослідження, щоб з’ясувати механізм деградації під впливом освітлення (8). Вони в основному були пов’язані з хімічними та фізичними першопричинами, а саме: активацією комплексу бор-кисень та дисоціацією пар залізо-бор для першого, та підвищеною температурою для другого.

Справедливості заради слід зазначити, що LID не є новим явищем, яке впливає і на звичайні сонячні елементи. Цей тип деградації просто опинився в центрі уваги з появою серійно вироблених сонячних елементів PERC.

У відповідь, деякі виробники елементів вирішили цю проблему, внісши невеликі зміни в процес виробництва сонячних елементів, такі як модифіковані температури процесу і різні матеріали пластин (9).

Висновки

PERC збирається зайняти центральне місце в осяжному майбутньому. Ця технологія буде поступово завойовувати все більшу частку ринку. переваги для розробників, дизайнерів та інсталяторів очевидні.

Рано чи пізно більшість фотоелектричних модулів будуть використовувати цю технологію. Потрібно лише ретельно обирати надійних постачальників з перевіреною репутацією та якісними випробуваннями.

На цю метушню, зрештою, варто звернути увагу.

Посилання

M.A. Зелений, A.W. Блейкерс, Дж. Kurianski, S. Narayanan, J. Ши, Т. Шпиталак, М. Таук, С.R. Wenham and M.R. Willison, Ultimate Performance Silicon Solar Cells, Final Report, NERDDP Project 81/1264, Jan. 82-Дек. 83 (датовано лютим., 1984).

M.A. Грін, Пасивний випромінювач і задній фотоелемент (PERC): Від концепції до масового виробництва, Матеріали сонячної енергетики Сонячні елементи, 143 (2015) 190-197.

C.J. Chiangand, E.H. Річардс, 20% ефективний модуль фотоелектричного концентратора, протокол конференції, 21-ша конференція IEEE з фотоелектрики, Кіссіммі, травень 1990 р., стор.861-863.

D. де Роой, Технологія сонячних елементів PPERC: чому PERC домінуватиме над технологією кремнієвих елементів? 2015 (http://sinovoltaics.com/solar-cells/perc-solar-cell-technology-will-perc-dominate-silicon-cell-technology/).

Осередки PERC: виробничі витрати знижуються, ефективність підвищується. Травень 2016. (https://www.pv-magazine.com/press-releases/perc-cells-production-costs-down-efficiency-up_100024647/)

TrendForce повідомляє, що глобальна виробнича потужність PERC Cell досягне 25 ГВт у 2017 році, що призведе до подвоєння загального річного обсягу виробництва. 19/1/2017 (http://press.трендфорс.com/press/20170119-2737.html)

Рамспек, К. та ін. 2012, “Індукована світлом деградація задньої пасивації mc-Si комірок”, Proc. 27-а конференція EU PVSEC, Франкфурт-на-Майні, Німеччина, стор. 861-865.

Табеа Лука, Крістіан Хагендо, Марко Турек, Мультикристалічні сонячні елементи PERC: Чи індукована світлом деградація ставить під сумнів підвищення ефективності задньої пасивації? Photovoltaics International, 2016

Хаазе, Дж. Моно- та мульти PERC-елементи отримають значну частку ринку, PV Magazine 10/2015, стор.74.77.

Високоефективні кремнієві пасивні емітерні та тилові елементи на основі перевернутої піраміди

Текстурування поверхні є одним з найважливіших методів підвищення продуктивності фотоелектричних (ФЕП) пристроїв. Як приваблива лицьова текстура, перевернута піраміда (IP) привернула багато дослідницьких інтересів завдяки своєму чудовому антивідбиваючому ефекту і структурним характеристикам. У цій статті ми готуємо високооднорідні кремнієві (Si) IP-структури на комерційній монокристалічній кремнієвій пластині зі стандартним розміром 156 × 156 мм 2, використовуючи методику хімічного травлення з металом (MACE) і лужного анізотропного травлення. Поєднуючи передню текстуру ІП з пасивацією задньої поверхні Al2O3/SiNx, ми виготовляємо новий пасивний емітер і задню комірку (PERC) на основі Si ІП (перевернутої піраміди). Завдяки оптичній перевазі оптимізованих IP і поліпшенню електричних характеристик пристрою, ми досягаємо високої ефективності 21.4% ефективності PERC на основі Si IP, що можна порівняти з середньою ефективністю комерційних сонячних елементів на основі PERC. Оптимізація моології IP-текстури є ключем до покращення струму короткого замикання Isc від 9.51 А до 9.63 А; при цьому одночасна пасивація стеком SiO2/SiNx для n-емітера на основі Si IP і пасивація стеком Al2O3/SiNx для тильної поверхні гарантує високу напругу відкритого замикання Voc of 0.677 V. Досягнення цього високоефективного фотоелектричного пристрою демонструє конкурентоспроможну технологію текстурування та багатообіцяючу перспективу масового виробництва ФЕП на основі кремнієвої IP-піраміди.

Вступ

Підвищення ефективності. вічна тема індустрії сонячних елементів, яка в основному зосереджена на двох аспектах: оптичних та електричних характеристиках. Техніка текстурування передньої поверхні має важливе значення для підвищення оптичних характеристик приладу. Перевернута піраміда (ПП) як приваблива структура, що вловлює світло, привертає значну увагу завдяки своєму чудовому антивідбиваючому ефекту та структурним характеристикам [1,2,3,4,5,6,7]. Зокрема, вхідне короткохвильове світло в кремнієвому (Si) ІС проходить три або більше відскоків, перш ніж відбитися, маючи на один або більше відскоків більше, ніж у традиційних вертикальних пірамідах [7,8,9]. Тим часом, цей перевернутий пірамідальний Si дозволить уникнути серйозних рекомбінаційних втрат, з якими стикається наноструктурований чорний Si [10,11,12,13,14,15,16] через його велику і відкриту структурну характеристику.

Використовуючи літографічні текстури перевернутої піраміди на передній поверхні та пасивацію задньої поверхні SiO2, група Гріна [17] успішно виготовила 25.0% ефективного пасивного випромінювача і заднього локально-розсіяного сонячного елемента (PERL) площею 4 см 2. Однак техніка літографії не підходить для масового виробництва через свою дорожнечу, низьку виробничу потужність та несумісність. Останнім часом багато дослідницьких інтересів звертаються до перевернутих пірамід з великою площею хімічного травлення металів (MACE), оскільки техніка MACE проста, недорога, велика за площею і сумісна з поточною виробничою лінією [14, 18,19,20,21]. Наприклад, Jiang et al. В роботі [7] повідомляється, що наноструктура перевернутих пірамід, отримана за допомогою процесу MACE з подальшою обробкою розчином для відновлення наноструктури, дозволила досягти ефективності перетворення сонячних елементів на основі мультикристалічного кремнію (mc-Si) у великих розмірах пластин 156 × 156 мм 2 до 18%.62%. Використовуючи наночастинки міді для каталізу хімічного травлення Si, Ян та ін. [8] досягли 18.87% ефективних IP-структурованих Si сонячних елементів з великою площею. Zhang et al. [9] виготовили сонячний елемент sc-Si з IP мікроструктурою за допомогою модульованого лужного текстурування в поєднанні з оптимізованим методом MACE і досягли 20.19% ефективний 1-мікронний IP-текстурований пристрій з великою площею. Поки що продуктивність сонячних елементів на основі Si IP з великою площею ще не задоволена, що пов’язано з однорідністю моології IP, контролем розміру елементів та пасивацією приладу. Як результат, очікується, що оптимізовані спереду текстури Si IP разом із задньою пасивацією ще більше покращать продуктивність комірки.

У цій роботі ми успішно виготовили 21.Пасивний емітер і тилові елементи (PERC) на основі Si IP з ефективністю 4% зі стандартним розміром сонячної пластини 156 × 156 мм 2 шляхом поєднання оптимізованих передніх текстур MACE IP з одночасною пасивацією стеком SiO2/SiNx для n-емітера на основі Si IP і пасивацією стеком Al2O3/SiNx для тильної поверхні. Ключ до високої продуктивності полягає в оптичній перевазі IP-текстури та зменшенні електричних втрат за рахунок одночасної пасивації Si IP на основі n-емітера та задньої поверхні. Ця нова структура і технологія пристрою PERC на основі Si IP демонструє великий потенціал у масовому виробництві високоефективних сонячних елементів на основі кремнію.

Методи

Структура пристрою PERC на основі Si IP розроблена наступним чином: (i) Випромінювач PERC n на основі Si IP пасивується шаром SiO2/SiNx (PECVD), як показано на рис. 1a. Структури Si IP мають хороший короткохвильовий антивідбиваючий ефект завдяки більшій кількості можливостей трьох і більше відскоків; в той же час, шар SiO2/SiNx забезпечує подальше зниження відбиття і відмінний ефект пасивації для випромінювача Si IPs n. (ii) Задній рефлектор складається з шарів Al2O3 (ALD)/SiNx (PECVD) і нанесеного трафаретного друку Al, як показано на рис. 1a. Діелектричні шари стеку призначені для оптимізації оптичних властивостей довгохвильового діапазону за рахунок збільшення внутрішнього тильного відбиття при збереженні хорошого електричного ефекту пасивації, який пояснюється польовим ефектом пасивації фіксованих негативних зарядів в шарі Al2O3 і хімічною пасивацією атомів водню в плівці SiNx. Одним словом, оптичні та електричні властивості в цій конструкції одночасно враховуються для забезпечення високої продуктивності PERC на основі Si IP.

високоефективні, кремнієві, пасивні, тильні, елементи, піраміди

В якості підкладок були використані комерційні підкладки з орієнтованого кристалічного кремнію (c-Si), легованого бором (1-3 Ω-см), товщиною 180 мкм, розміром 156 мм × 156 мм (100), p-типу. Після стандартного процесу очищення на поверхні пластин Si готували текстури перевернутої піраміди наступним чином: (1) Очищені пластини Si занурювали в змішані розчини AgNO3(0.0001 M)/HF (4 M)/H2O2 (1 M) протягом 300 с, в результаті чого утворюється пористий Si. (2) Пластини Si з пористим Si протравлювали в розчинах NH4OH:H2O2:H2O = 1:1:6 (об’єм) протягом 200 с для видалення залишкових наночастинок Ag. (3) Підкладки з пористим Si модифікували в розчині HNO3:H2O:HF = 4:2:1 (об’єм) для отримання нанодірок. (4) Текстури перевернутих пірамід були виготовлені на поверхні пластини Si шляхом анізотропного травлення 60 °C-NaOH розчином протягом 30, 60 та 90 с відповідно.

POCl3 дифундує протягом 40 хв при 800 °C у кварцовій трубчастій печі, а потім на передній частині підкладки формується n-емітер (M5111-4WL/UM, 48-й науково-дослідний інститут CETC). Листовий опір n-випромінювача на основі Si IP становить 105-110 Ω-sq.1. Селективний емітер виготовлявся на лицьовій поверхні підкладки методом лазерного легування (DR-SE-DY70, DR Laser). Після полірування тильної поверхні на лицьову сторону кремнієвих пластин термічним окисленням наносили пасивуючі плівки SiO2. Пасиваційні шари Al2O3 наносили на тильну поверхню підкладки методом ALD (PEALD-156, HUGUANG Scientific Instruments of Beijing) протягом ≈ 30 хв при 150 °C. Шари PECVD-SiNx були сформовані за допомогою реакції NH4/SiH4 (SC-TD-450C). Згодом шари пасивації заднього стеку пластини на основі Si IP були локально аблятовані лазером з довжиною хвилі 532 нм і тривалістю імпульсу 10 пс (DR-AL-Y60, DR Laser), щоб сформувати локальні лінійні отвори шириною 50 мкм і кроком 1 мм. Нарешті, PERC на основі Si IP пройшов комерційний трафаретний друк (PV1200, DEK) і процес спільного випалу (CF-Series, Despatch), щоб сформувати добре омічні контакти і локальні БСФ.

Моологію та структуру зразків визначали за допомогою растрового електронного мікроскопа JEOL JSM-6390LA. Час життя неосновних носіїв вимірювали за допомогою Sinton WCT-120. Спектри поглинання визначали методом ІЧ-Фур’є (Tensor 27, BRUKER). C-V крива виміряна за допомогою аналізатора імпедансу (E4900A, KEYSIGHT). Фотолюмінесцентні та електролюмінесцентні фотографії були зроблені за допомогою системи аналізу зображень PL/EL (LIS-R2, BTimaging). Спектри відбиття, а також IQE і EQE були виміряні на платформі квантового вимірювання ефективності (QEX10, PV Measurements). Електричні параметри сонячних елементів досліджували методом вольт-амперних (I-V) вимірювань при освітленні лампою АМ1.5 (Crown Tech IVTest Station 2000). Ефективність комірки була виміряна за допомогою тестера BERGER Lichttechnik Single Cell Tester.

Результати та обговорення

На рисунку 2а-д показано СЕМ-зображення зверху різних етапів процесу текстурування поверхні кремнію. На рисунку 2а показано пористий Si розміром 50-80 нм на поверхні пластини Si, витравленої методом MACE у змішаних розчинах AgNO3/HF/H2O2. В подальшому пористий Si модифікується ізотропним травленням в змішаних водних розчинах, що містять HF/HNO3, і перетворюється на нанодірчасті структури діаметром 800 нм, як показано на рис. 2b. Нарешті, мікронні перевернуті піраміди (IP) з різними розмірами (рис. 2в-д) отримані за допомогою гідроксиду натрію у водному розчині при 60 °C протягом 30, 60 і 90 с відповідно. З рис. 2c-e, ми бачимо, що після обробки лугом розміри структури ІП для трьох часів травлення 30, 60 і 90 с становлять ~ 1, 1.3, і 1.8 мкм, відповідно, що означає збільшення розміру ІП зі збільшенням часу обробки лугом. Крім того, ми помітили, що ІП мають тенденцію руйнуватися і переходити у форму вертикальних пірамід зі збільшенням часу травлення. Як відомо, перевернуті піраміди мають перевагу в утриманні світла над вертикальними, оскільки в перевернутих пірамідах світло проходить на один-два додаткових відскоки більше, ніж у вертикальних пірамідах. Таким чином, структури з меншим часом травлення підходять для світлозатримуючих текстур фотоелектричних пристроїв через перевагу в короткохвильовому антивідбиванні. На рис. 2f наведено порівняльні фотографії для різних структур поверхні, що відповідають рис. 2a-e.

високоефективні, кремнієві, пасивні, тильні, елементи, піраміди

Тепер перейдемо до оптичних властивостей Si IP-структур. Судячи з коефіцієнта відбиття у всьому діапазоні довжин хвиль 300-1100 нм (рис. 3а), ми бачимо, що пористий Si має низький коефіцієнт відбиття через відмінну здатність наноструктур вловлювати світло [22,23,24]. Для нанодірчастих структур відбивна здатність у всьому діапазоні довжин хвиль явно зростає, що пояснюється зменшенням густини і збільшенням розмірів нанодірок. Після обробки NaOH протягом 30 с, завдяки 3-4 відскокам між (111) площинами МНП, структури МНП демонструють нижчий рівень відбиття в діапазоні довжин хвиль 300-1100 нм, особливо в короткохвильовому діапазоні 300-500 нм. Зі збільшенням часу лужного травлення ІП стають більшими і мають тенденцію до вертикальної піраміди, що призводить до збільшення відбиваючої здатності. При покритті всіх зразків однаковим шаром SiO2/SiNx спостерігається різке падіння коефіцієнта відбиття більш ніж на 10%, що пояснюється сумарним відбиттям від оптичної інтееренції тонких плівок шару SiO2/SiNx та поверхневих структур. При цьому спектри відбиття зразків з різних процесів відрізняються в основному в діапазоні довжин хвиль 300-600 нм, що зумовлено різницею в розмірах елементів ІП. Зокрема, Si IP-структура, покрита шарами SiO2/SiNx, демонструє кращу здатність до антивідбиття в короткохвильовому діапазоні, ніж інші, що вказує на відмінну зовнішню квантову ефективність (EQE) в короткохвильовому діапазоні.

високоефективні, кремнієві, пасивні, тильні, елементи, піраміди

Крім того, розраховуємо середню сонячну відбивну здатність Rс (див. рис. 3б) в діапазоні довжин хвиль 300-1100 нм і порівняти відбивну здатність Si IP-структури з іншими структурами, що відповідають різним проміжним процесам, показаним на рис. 2a-c. Rave, яку можна обчислити за виразом

де R(λ) та S(λ) позначають виміряний коефіцієнт відбиття, а AM1.5 спектрального розподілу сонячних фотонів відповідно. Як показано на рис. 3б, величина Rдля пористого Si, наноотворів, ІП та ІП з покриттям SiO2/SiNx становить 8.22, 17.96, 15.18 (група 1-30 с)/17.35% (група 2-60 с)/20.3% (група 3-90 с) та 3.91% (група 1-30 с)/4.48% (група 2-60 с)/5.60% (група 3-90 с), відповідно. В результаті проведених досліджень було виявлено, що Rпоказують, що IP-структури мають кращу антивідбивну здатність, ніж наноотвори, і демонструють тенденцію до зменшення зі збільшенням розміру елементарної комірки. Коли IP-Strus покриті шаром SiO2/SiNx, найнижчий Rave дорівнює 3.91%, що свідчить про ідеальну структуру, яка вловлює світло для фотоелектричного пристрою.

Пасивація стеком SiO2 (~ 2 нм)/SiNx (~ 75 нм) для n-емітера на основі Si IP є ефективним способом досягнення хороших електричних характеристик ФЕП на основі IP, а їхній ефект пасивації [1] та механізм систематично вивчалися в нашій попередній роботі [14]. Щоб показати електричну перевагу пасиваційних шарів стеку Al2O3/SiNx на тильній стороні нашого приладу, ми досліджували вплив різних умов відпалу та світлопросочування на ефективний час життя неосновних носіїв (τeff) по відношенню до рівня інжекції (Δn), як показано на рис. 4a. Зауважимо, що поліровані пластини Si мають об’ємний час життя неосновних носіїв ~ 350 мкс, а шари Al2O3/SiNx симетрично осаджені з обох боків полірованих пластин Si. Товщина внутрішнього шару Al2O3 і зовнішнього шару SiNx оцінюється як ~ 3 і ~ 125 нм, відповідно. Два режими відпалу проводяться в атмосфері повітря: 300 °C і 800 °C протягом 15 хв. Потім підкладки освітлюють при 25 °С під повнохвильовою галогенною лампою з інтенсивністю потужності 50 мВт см.2 протягом 100 с. Як видно з рис. 4a, 48 мкс τeff (300 °C) і 126 мкс τeff (800 °C) після відпалу значно перевищують 22 мкс τeff пасивованих зразків Al2O3/SiNx, осаджених на поверхню, при рівні інжекції 1.2 × 10 15 см.3.

високоефективні, кремнієві, пасивні, тильні, елементи, піраміди

Важливо відзначити, що ефективний час життя мінорних домішок у відпалених зразках після 100 с освітлення становить 230 мкс і 150 мкс відповідно, що набагато вище, ніж 126 мкс і 48 мкс до освітлення, демонструючи дуже чітку пасивацію поверхні c-Si шарів Al2O3/SiNx, підсилену світлом. Ефект захоплення заряду під час світлового замочування [25,26,27,28] може бути одним з основних механізмів посиленої світлом поверхневої пасивації c-Si плівок Al2O3/SiNx. Оскільки плівки Al2O3, як повідомляється, мають негативну фіксовану густину заряду [29,30,31,32], частина надлишкових електронів, згенерованих світлом, ймовірно, інжектується або тунелюється в пасткові стани у внутрішній плівці Al2O3, що призводить до підвищеного рівня польової пасивації. Цікаво, що ефект пасивації при відпалі при 300 °C є кращим, ніж при 800 °C, що означає, що просочення світлом при відпалі при нижчій температурі є більш ефективним способом застосування фотоелектричних пристроїв.

Для вивчення впливу процесу відпалу на модифікацію поверхні ми порівнюємо інфрачервоні спектроскопічні спектри поглинання з перетворенням Фур’є (FTIR) відпалених зразків зі спектрами поглинання зразка до осадження. Рисунок 4b показує, що зв’язки Si-N, Si-O, Si-H і N-H відповідають пікам поглинання при розтягуванні на хвильових числах ~ 840, 1070, 2200 і 3340 см.1. відповідно. Ми бачимо, що щільність як Si-N, так і Si-O зв’язків демонструє очевидне збільшення після відпалу; в той же час, щільність Si-H зв’язків збільшується незначно. Збільшення щільності зв’язків Si-O та Si-H означає зменшення кількості висячих зв’язків на межі розділу Si/SiO2, що призводить до кращого ефекту пасивації [33]. Крім того, процес відпалу сприяє збільшенню щільності зв’язків Si-N, що вказує на більш щільну структуру, яка може ефективно запобігати дифузії H в навколишнє середовище замість того, щоб потрапляти в об’єм Si. Однак, при надмірно високій температурі відпалу, H в Si-H і N-H групах може виходити з основного Si і діелектричних шарів в навколишнє середовище, що призводить до зниження ефекту пасивації. Результат ІЧ-Фур’є узгоджується з ефективним часом життя меншості.

Щоб краще зрозуміти різницю в механізмі пасивації між термічним відпалом і обробкою світловим просоченням, ми проаналізували вимірювання густини фіксованих зарядів (Nf) та щільність інтеейсних пасток (NВперше отримано кремнієві панелі на межі розділу шарів Si та Al2O3 (ALD)/SiNx (PECVD) за допомогою методу “ємність-напруга” (ємнісно-напружений)C-V), отримані на основі строгої моделі метал-оксид-напівпровідник (MOS).

Nf can be obtained from the following equation:

where the following expression can calculate VFB

How Do Solar Cells Work?

Whether you’re choosing a solar panel for rooftops or remote areas, it helps to have a basic knowledge of the different types of solar cell modules, as well as the benefits and drawbacks of each. However, before anything, it helps to also brush up on the science that goes on behind their sun-powered solar technology, the photovoltaic cells.

So, how do solar panels work? UnboundSolar is here to break it all down and explore the science behind photovoltaic solar cells that make up our solar panels – and in easy-to-grasp basic terms. Ready? Let’s begin.

First, What Are Solar Cells?

In basic terms, a solar cell captures the sun’s energy and transforms it into electrical power. To add, many solar cells are made from silicon, a chemical element found in sand. Solar cells, which are octagonally shaped and lend a bluish hue, are usually arranged to create larger solar modules, which are then made into what we know as solar panel units that rest on our homes, businesses or other remote locations. Solar cells can also be added to smaller solar-powered handheld products like a phone charger or outdoor landscape lighting.

How Do Solar Cells Work?

Okay, now that you know what solar cells are, on to the real question: how do solar cells work? Actually, it’s very similar to a battery. But unlike a battery that derives its electricity from chemicals, solar panel cells use the sun’s energy by capturing sunlight. This sunlight is made of photons, super-tiny particles inside beams of sunlight, which are plentiful, to say the least. Our earth will never run out of photons, unlike other unsustainable energy resources like gas or oil.

So, the solar cells capture the photons, but what comes next? How does a solar cell transform these photons into energy (or electrons) that we use on a daily basis?

To start, first you need to know that each solar cell is capable of generating a handful of volts (depending on the type). This is why we have to arrange larger solar cell modules into solar panels. Plus, you need to understand how solar panels create electricity.

When the sun’s energy, or photons, reach the solar cell, its atoms basically shake off electrons. Photovoltaic solar panels feature a semiconductor along the positive (P-type silicon) and negative (N-type silicon) layer of a solar cell, and when the shed electrons reach the inverter, converting direct current (DC) into alternating current (AC), it can then transform the electrons into an electric current, very much the same way a battery does. Solar cell systems also capture the energy and store it in a solar battery for continuous use, even when the sun isn’t shining.

Through this electrical circuit, you can run anything with electrical power within the home or wherever you need. If you have multiple solar panel modules joined and wired together, it creates a solar array. panels = more energy. Voila!

How Do Solar Cells Work in Bad Weather?

So, clearly, solar cells work best on a clear, sunny day. But how do solar cells work when the weather takes a turn for the worse or is simply overcast? And does temperature play a role? It’s no mystery that weather conditions can have a negative impact on solar energy systems, but let’s explore this a bit more.

Ideally, you want a sunny day to produce tons of solar energy. But it’s worth noting that solar panels are not entirely efficient in the dead heat of summer. On the contrary, solar panels are more efficient on a sunny winter day. Why? Since solar panels are essentially an electronic, they will generate less voltage and electricity as the day warms and temperatures rise. However, just because solar panels work more efficiently in cooler temps, doesn’t mean they produce more electricity. Clouds can put a damper on things too and summertime means the sun is out far longer and there are also fewer clouds. Ultimately, while solar panels are more efficient in cooler weather, a sunnier summer day will generate more electricity.

Of course, we can’t talk about the weather without talking about regional climates. Certain regions like the South or California will always get more sunny days that chase the clouds away. So the general assumption is that certain regions of the U.S. and specific states (the Pacific Northwest, Seattle and Oregon, for example) are not-so-great candidates for solar power. However, bad weather is not really the factor.

In short: Solar panels can still gather electricity on a cloudy day (the same way we can get a sunburn from solar radiation), but it takes the right high-quality solar panels to get the job done. We will talk more on that next.

Different Types of Solar Cells and Solar Panels

Now that you understand how solar cells work, let’s talk about the different types of solar cell technology and solar panels. There are three different photovoltaic technologies: monocrystalline (also known as single crystal silicon), polycrystalline and thin film. Below, we dive into each one to help you better understand which solar panel style is best suited for your residence or business.

Crystalline Silicon Solar Cells

Out of the three types of solar cells, there are two crystalline silicon versions: monocrystalline and polycrystalline. These are the most common photovoltaic solar technology out there and often what comes to mind when you think of solar panels.

Monocrystalline (Single Crystal) Solar Cells

Invented in 1955, monocrystalline solar cells were the first photovoltaic solar technology. Cut from a single source of dark blue silicon crystal, as opposed to a blend like polycrystalline, monocrystalline solar cells are more durable though both are equally reliable. Monocrystalline solar cells are sliced into fully rounded wafer-like shapes (sometimes trimmed), minimizing waste and maintaining their circle shape to optimize the sun efficiently. Generally speaking, monocrystalline solar cells are more efficient solar cells, with the exception of mono-PERCs, which we’ll dive into later.

Polycrystalline Solar Cells

Polycrystalline solar cells are made from the same silicone material. However, unlike monocrystalline that are sliced into round disk-like shapes, polycrystalline solar cells are made from melted silicon, which is then poured into a square block mold that is cut into square wafers. Once the melted polycrystalline silicon cools, it crystallizes and gives off a variegated blue gemstone effect. Polycrystalline solar cells do have a lower efficiency than monocrystalline.

The polycrystalline manufacturing process can vary too. Today, you can find polycrystalline solar panels with growths of ribbon and crystalline film on glass. As a whole, crystalline silicon modules are extremely durable and offer long warranties (many offer 25-year warranties). When comparing monocrystalline and polycrystalline solar panels, keep in mind that mono are often smaller in size per watt of power output and polycrystalline is more affordable (albeit slightly).

But Wait, What Are PERC Solar Cells?

When exploring monocrystalline solar cells, you might find ones called mono PERC cells. So what is the difference? In basic terms, a mono-PERC solar panel is a more efficient version of monocrystalline.

The Passivated Emitter and Rear Cell (PERC) is an extra passivated layer that is added to the back of the solar cell, which helps to reflect the sun’s rays back into the solar cell module, giving it an extra boost. PERL solar cells come in handy, especially when it’s needed most, like in low-light conditions or when there is limited mounting space.

Luckily, this passivated layer can be attached to both monocrystalline and polycrystalline solar cells as a simple modification and made with the same solar panel equipment (although monocrystalline is much more common and efficient). As an easy modification, PERC solar cells can be added to create better efficiency.

Thin-Film Solar Cells (Amorphous)

Aside from crystalline solar cells, there are thin-film solar cells. Unlike the disc-like wafer mono and poly solar cells, thin-film solar cells are photovoltaic cells that are made of a super thin silicon or sometimes cadmium telluride. This microscopic layer minimizes the use of silicon, incorporating other solar technology that makes thin-film solar cells more sustainable. This super-thin silicon layer of solar cells can be applied to metal and glass panels, which eliminates the sliced wafer manufacturing process and the need to be assembled.

How can thin-film solar cells be used? By using this plastic glazing process, these thin panels offer supreme flexibility and are more lightweight than their crystalline counterparts. They are also pretty durable. Some thin film solar cells have also been found to outperform their crystalline cousins in low light conditions, making it better for regions with cloudier days.

Thin film solar cells and solar panels do have a few drawbacks though. For starters, they do not offer the same efficiency. To accommodate your electrical power needs, this may mean that you will need to install more panels than you would if you were installing a crystalline solar cell panel.

Thin film solar cells and solar panels are also not as durable. As just a microscopic layer of silicon, it can actually break down and degrade over the course of its life. However, thin film silicone tech is advancing each year, so take these words with a grain of salt as they could become as strong as crystalline silicon. Could they become stronger? We’ll have to wait and see. For now, crystalline silicon is the silicon of choice for photovoltaics.

Solar Energy Is Important, Now than Ever

Solar cells and solar panels bring enormous energy through the power of the sun. Shining down on our planet is roughly 173,000 terawatts of solar energy, which for the record, is 10,000 times what we could ever really need. And as far as we know, the sun is here to stay, unlike nonrenewable resources like fossil fuels.

Capturing the sun’s renewable energy and transforming it into electricity to power our homes and businesses can be a huge step in reducing our carbon footprint and combating climate change as a whole. We have the potential, so what’s stopping us?

Choose Renewable Energy With Solar Panels by Unbound Solar

The International Energy Agency has declared solar energy the world’s fastest-growing power source. But we still have a long way to go.

There was once a time when the biggest hesitation of choosing a renewable resource like solar was the cost. However, today, the solar energy systems and solar installation costs are in decline and are more affordable – and it’s only getting better as solar technology advances. The average homeowner or business can make back their initial investment in a matter of years. Plus, with plenty of federal solar tax incentives and state solar incentives, financial help is not hard to find.

So if you are in the market to buy solar panels to create a greener home, reduce your electric bills or help the environment, Unbound Solar is the place to be. Explore our entire selection of solar panels, including mono PERC cells and polycrystalline solar cells, for your project today. Choose solar panels made from a number of reliable, trustworthy brands, such as Astronergy, Heliene and Solaria, that are built durable and offer panel designs that integrate onto rooftops seamlessly and effortlessly.

Whether you live in cloudier regions of the country like New York or the Pacific Northwest or have sunshine all year round, Unbound Solar has a suitable solar energy system that will capture all your energy needs so that you can live off the grid or simply cut back on energy costs for your home or business.

But most of all – Unbound Solar solar panels put renewable energy in your own hands, so that you can combat climate change to help the earth. Shop Unbound Solar for all your solar power needs, from solar panels to grid ties to energy storage solutions like generators and solar battery banks.

Hyundai Solar: The Complete Review

Hyundai Solar began in 2005 by Hyundai Heavy Industries (HHI), a popular player in the heavy industries sector, with production centers in Eumseong, Korea.

As the world’s leading shipbuilding corporation, Hyundai is also the largest solar cell and panel manufacturer in South Korea and has a solar cell production capacity of 600MW per year.

Hyundai is considered as an economical option to homeowners looking for a low-cost solar installation. They provide high-quality PV products to more than 3,000 customers worldwide.

Hyundai Solar Panels Applications

Hyundai’s solar modules/panels can be used in all kinds of solar projects like

Hyundai’s Solar Panel Features

  • Anti-LID / PID:
  • Light-Induced Degradation (LID) is a loss in cell efficiency arising in the very first hours of exposition to the sun, with Crystalline modules.
  • Potential Induced Degradation (PID) occurs over a certain period after the installation as the modules are in strings operating at high voltages, combined with very warm and humid weather. Dust and glass degradation (releasing Sodium ions) may catalyze the PID phenomenon.
  • Both LID and PID are strictly eliminated in Hyundai cells to ensure higher yield throughout its lifetime.
  • Mechanical Strength: Hyundai’s tempered glass and reinforced frame design can withstand rigorous weather conditions such as heavy snow and strong wind.
  • Reliable Warranty: As a global brand with powerful financial strength, Hyundai provides solid bankability and a good pair of warranties for its solar products.
  • 12-year product warranty on materials and workmanship.
  • In addition, Hyundai modules have a 30-year performance warranty with 97.6% in the initial year and a linear warranty after the second year (0.6% annual degradation, 80.2% is guaranteed up to 30 years).
  • Corrosion Resistant: Hyundai’s panels are tested under harsh environmental conditions such as ammonia and salt-mist and proved to highly resistant

What Are the Different Hyundai Solar Modules?

Currently, the following five series of Hyundai panels are available in the market:

  • RG Series
  • RG Black Series
  • RI Series
  • KI Series
  • WI AquaMax Series

високоефективні, кремнієві, пасивні, тильні, елементи, піраміди

Hyundai Solar Panels Options

Давайте розглянемо детальний опис цих категорій.

СЕРИЯ RG

Серія RG. це 60-елементні сонячні панелі монокристалічного типу, які можна використовувати як для житлових, так і для комерційних цілей.

Серія RG складається з чотирьох моделей. HiS-S295RG, HiS-S300RG, HiS-S305RG HiS-S310RG.

Hyundai RG Series

Особливості серії RG:

  • Залежно від обраної моделі, панелі серії RG забезпечують вихідну потужність 295 Вт, 300 Вт, 305 Вт і 310 Вт.
  • Передова технологія PERL робить панелі Hyundai високоефективними та генерує більше енергії в умовах низької освітленості. Залежно від обраної моделі, панелі серії RG можуть забезпечити 18.9% ефективності.
  • Оскільки LID і PID усуваються, панелі Hyundai можуть давати більший вихід протягом свого терміну служби.
  • Ці панелі мають високу довговічність, оскільки вони механічно міцні та стійкі до корозії.
  • Панелі мають гарантію якості та безпеки, оскільки виробляються в центрі RD компанії Hyundai, який є акредитованою випробувальною лабораторією UL та VDE.

СЕРІЯ RG BLACK

Серія RG Black. це 60-елементні сонячні панелі монокристалічного типу, які ідеально підходять для житлових приміщень. Повністю чорний модуль з витонченим дизайном надає кращого вигляду.

Серія RG Black складається з чотирьох моделей. HiS-S290RG(BK), HiS-S295RG(BK), HiS-S300RG(BK) HiS-S305RG(BK).

Hyundai RG Black Series

Особливості серії RG Black:

  • Залежно від обраної моделі, панелі серії RG Black забезпечують вихідну потужність 290 Вт, 295 Вт, 300 Вт та 305 Вт.
  • Удосконалена технологія PERL робить панелі Hyundai високоефективними та генерує більше енергії в умовах низької освітленості. Залежно від обраної моделі, панелі серії RG чорного кольору можуть забезпечити ефективність 17.7%
  • Оскільки LID і PID усунуті, панелі Hyundai можуть давати більш високу продуктивність протягом усього терміну служби.
  • Ці панелі дуже довговічні, оскільки вони механічно міцні та стійкі до корозії.
  • Панелі мають гарантію якості та безпеки, оскільки виробляються в центрі RD компанії Hyundai, який є акредитованою випробувальною лабораторією UL та VDE.

СЕРІЇ RI

Серія RI. це 72-елементні монокристалічні сонячні панелі, які ідеально підходять для комерційних і комунальних застосувань.

Серія RI складається з шести моделей. HiS-S345RI, HiS-S350RI, HiS-S355RI, HiS-S360RI, HiS-S365RI HiS-S370RI.

Особливості серії RI:

  • Залежно від обраної моделі, панелі серії RI забезпечують чудову вихідну потужність 370 Вт
  • Передова технологія PERL робить панелі Hyundai високоефективними та генерує більше енергії в умовах низької освітленості. Залежно від обраної моделі, панелі серії RI можуть видавати 18.9% ККД.
  • Оскільки LID і PID усунені, панелі Hyundai можуть давати більший вихід протягом усього терміну служби.
  • Ці панелі дуже довговічні, оскільки вони механічно міцні та стійкі до корозії.
  • Панелі мають гарантію якості та безпеки, оскільки виробляються в центрі RD компанії Hyundai, який є акредитованою випробувальною лабораторією UL та VDE.

Hyundai RI KI Series

СЕРИЯ KI

Серія KI. це 72-елементні монокристалічні сонячні панелі, які підходять для використання в комунальному господарстві. Забезпечує максимальну системну напругу 1 500 В і знижує витрати на баланс системи (BOS).

Серія KI складається з восьми моделей. HiS-S345KI, HiS-S350KI, HiS-S355KI, HiS-S360KI, HiS-S365KI, HiS-S370KI, HiS-S375KI, HiS-S380KI.

Особливості серії KI:

  • Залежно від обраної вами моделі, панелі серії KI забезпечують кращу в своєму класі вихідну потужність 380 Вт
  • Передова технологія PERL робить панелі Hyundai високоефективними та генерує більше енергії в умовах низької освітленості. Залежно від обраної моделі, панелі серії KI можуть забезпечити 19.4% ККД.
  • Оскільки LID і PID усунені, панелі Hyundai можуть давати більш високу продуктивність протягом усього терміну служби.
  • Ці панелі мають високу міцність, оскільки вони механічно міцні та стійкі до корозії.
  • Панелі мають гарантію якості та безпеки, оскільки вони виробляються в дослідницькому центрі Hyundai, який є акредитованою випробувальною лабораторією як UL, так і VDE.

СЕРІЯ WI AQUAMAX

Панелі серії WI підходять для плавучих сонячних електростанцій. Забезпечує максимальну системну напругу 1,000 В і має сильну стійкість до вологи.

Особливості серії WI:

  • Панелі серії WI забезпечують вихідну потужність 355 Вт. 370 Вт
  • Передова технологія PERL робить панелі Hyundai високоефективними та генерує більше енергії в умовах низької освітленості. Серія WI може забезпечити ККД до 18.9%.
  • Оскільки LID і PID усунуті, панелі Hyundai можуть давати вищу продуктивність протягом терміну служби.
  • Ці панелі дуже довговічні, оскільки вони механічно міцні та стійкі до корозії.
  • Панелі мають гарантію якості та безпеки, оскільки виробляються в RD-центрі Hyundai, який є акредитованою випробувальною лабораторією UL та VDE.

Як Hyundai Solar порівнює себе з іншими виробниками сонячних панелей

Основними показниками, на які слід звертати увагу при оцінці якості сонячних панелей, є ефективність, номінальна потужність, гарантія, температурний коефіцієнт (продуктивність) і ціна.

Ефективність

Ефективність панелі. це кількість сонячного світла, що потрапляє на сонячну батарею і фактично перетворюється в електрику. Для звичайних панелей на основі кремнію цей показник становить 14-22%. Ефективність панелей Hyundai залежить від конкретної моделі, яку ви обираєте для своєї системи. Як правило, ці панелі мають коефіцієнт корисної дії 17.2% до 19.4%.

Якщо ви шукаєте панелі, придатні для житлових приміщень, HiS-S310RG пропонує більш високу ефективність на 18.9%. Для комунальних цілей KI 380 пропонує кращі в своєму класі 19.4% ККД.

Серія модулів Номер продукту / Потужність Ефективність
RG 295 18%
300 18.3%
305 18.6%
310 18.9%
RG Black 290 17.7%
295 18%
300 18.
305 18.6%
RI 345 17.6%
350 17.9%
355 18.1%
360 18.
365 18.7%
370 18.9%
KI 345 17.6%
350 17.9%
355 18.1%
360 18.4%
365 18.7%
370 18.9%
375 19.2%
380 19.4%
WI Aquamax 355. 370 18.9%

Номінальна потужність

Всі сонячні панелі мають паспортну потужність, яка вказує на кількість енергії, яку вони виробляють за стандартних умов випробувань. Як правило, більшість сонячних панелей на ринку мають номінальну потужність в діапазоні від 200 до 350 Вт. Вища номінальна потужність означає, що панелі більш ефективно виробляють енергію. Панелі Hyundai мають номінальну потужність в діапазоні 295-380 Вт, що робить їх придатними для всіх житлових, комерційних та комунальних застосувань.

Гарантія

Розглядаючи бренд сонячних панелей, переконайтеся, що компанія, яку ви обрали, надає надійну гарантію. Hyundai надає 12-річну гарантію на продукцію та лінійну 30-річну гарантію продуктивності.

Температурний коефіцієнт

Кожна технологія сонячних елементів має унікальні температурні коефіцієнти і безпосередньо впливає на вихідну потужність фотомодулів. Підвищення температури сонячної панелі зменшує її вихідну потужність. Температурний коефіцієнт.0.5%/град C означає, що при підвищенні температури на один градус вихідна потужність фотоелектричних модулів зменшується на половину 1%. Панелі Hyundai мають температурний коефіцієнт.0.34%/°C за стандартних умов тестування.

Ціна

Ціна за ват для сонячних модулів Hyundai коливається від 2.83. 3.10.

Якщо ви шукаєте ще більше способів знизити вартість, спробуйте нашу платформу конкурентних торгів, щоб допомогти знизити ціну.

Система потужністю 5 кВт з панелями Hyundai коштуватиме від 9 905 до 10 850 доларів США з урахуванням 30-відсоткового федерального податкового кредиту на сонячну енергію.

Панелі Hyundai вважаються економічним варіантом з солідною продуктивністю і ефективністю. Ви можете думати про них на одному рівні з їхнім автомобілебудівним бізнесом!

Чи підходить вам Hyundai Solar?

Hyundai має широкий асортимент високоякісних сонячних панелей. Але найкращий спосіб прийняти рішення. це переглянути кілька пропозицій з різними варіантами сонячного обладнання.

  • Ви можете порівняти всі ваші варіанти на Solar.com, ви знайдете правильне поєднання ціни та якості, що відповідає вашим потребам.
  • Обов’язково перегляньте наш посібник про найкращі сонячні панелі, щоб зрозуміти ключові показники, які слід використовувати для порівняння сонячних модулів між собою.

G і зв’язатися з одним з наших досвідчених енергетичних консультантів, щоб дізнатися, чи підходить Hyundai для вашого будинку!

Технологія сонячних елементів PERC: чому вона буде домінувати в найближчому майбутньому?

високоефективні, кремнієві, пасивні, тильні, елементи, піраміди

В останні роки все більшого поширення набуває технологія сонячних елементів PERC (від англ. Passivated Emitter Rear Cell) стала одним з фаворитів досліджень і розробок у фотоелектричній промисловості. Сьогодні вона вважається однією з топових передових технологій у виробництві високоефективних сонячних панелей.

Що таке PERC

високоефективні, кремнієві, пасивні, тильні, елементи, піраміди

У виробництві фотоелектричних елементів багато років домінувала одна модульна технологія Al-BSF з алюмінієвою основою Однак вона близька до своєї практичної межі, і подальше підвищення ефективності малоймовірне. Це пов’язано з тим, що протягом багатьох років виробники зосереджувалися на розробці інновацій для лицьової сторони сонячного елемента, не приділяючи належної уваги його зворотній стороні. Пошук рішень для підвищення ефективності підштовхнув сонячну промисловість до використання сонячних елементів із пасивним тильним контактом емітера (PERC). По суті, технологія PERC стала процедурою вдосконалення стандартних фотоелектричних елементів Al-BSF. Фотоелементи PERC забезпечили доступ до модуля з більш високою номінальною потужністю, наприклад, до 370 Вт для модуля з 72 фотоелементів.

Абревіатура PERC розшифровується як emitter back contact passivation (дослівно. пасивний емітер і задня комірка/модуль). Головною особливістю сонячних панелей з технологією PERC є те, що шар діелектрика розташований на зворотному боці модуля. Він відображає світлові промені, які пройшли через фотоелемент, і перенаправляє їх назад всередину кремнієвих шарів. Це генерує більше електроенергії. Цей процес інакше відомий як зворотна пасивація. PERC-технологія допомагає збільшити спектральну чутливість фотоелектричних елементів, що досягається за рахунок здатності поглинати більшу кількість сонячного світла.

Технологія PERC була розроблена в 1980 році в Австралії групою вчених на чолі з директором Австралійського центру передової фотовольтаїки при UNSW (Університеті Нового Південного Уельсу) професором Мартіном Гріном, але активно використовуватися вона почала лише 5-6 років тому.

Завдяки своїм перевагам, в останні два-три роки технологія PERC стала пріоритетною для виробників як полі-, так і монокристалічних панелей.

Як працює технологія PERC

високоефективні, кремнієві, пасивні, тильні, елементи, піраміди

У порівнянні з традиційними панелями, модулі з технологією PERC мають більш високу продуктивність. Використання цієї інновації є хорошим способом збільшити відбивну здатність задньої поверхні сонячного елемента за рахунок збільшення кількості фотонів, які можуть бути поглинені і перетворені в більшу кількість виробленої електроенергії.

Фотоелектронна емісія. досить складний процес. Генератор енергії у фотомодулях складається з двох частин: бази та емітера з pn контактною зоною. межею між ними. Саме тут, на прикордонній ділянці переходу, генерується електричний струм, електрони кидаються до випромінювача. Подібна схема виробництва електричної енергії використовується в модулях PERC.

Завдання сонячних панелей. виробляти електричний струм, а принцип його отримання полягає в наступному. Фотони (частинки світла) ніби “вибивають” електрони (негативні частинки) з шару кремнію. І ті, і інші частинки мають властивість “блукати”. Для того, щоб виник електричний струм, “вибитий” з кремнію електрон повинен досягти межі контакту. Але, як правило, більша частина негативних частинок (електронів) просто осідає в нижньому шарі основи. Саме тому ефективність сучасних сонячних панелей не перевищує 20%.

Якщо порівняти традиційний сонячний елемент і панель з технологією PERC, то в першому випадку задній контактор являє собою тонкий шар алюмінію, який діє як колектор безперервного струму, а в другому випадку в фотоелементах PERC використовується шар алюмінію з напиленням і лазерною пеорацією. Таким чином, в додатковому шарі є численні мікроотвори, через які виходять електрони. Завдяки діелектричним властивостям заднього шару у фотоелектричних елементах PERC електрони, які осідають внизу, знову перенаправляються до тих пір, поки не знайдуть отвір в пеорації, щоб піти до емітера.

високоефективні, кремнієві, пасивні, тильні, елементи, піраміди

Фактично, додатковий діелектричний пасивуючий шар зменшує рекомбінацію електронів (процес зникнення пари частинок. вільних носіїв протилежного заряду з будь-якого середовища з виділенням енергії). Іншими словами, це означає тенденцію до рекомбінації електронів і в основному блокує електрони від вільного блукання через сонячний елемент, в результаті чого він не може досягти своєї потенційної ефективності. У разі використання додаткового шару діелектрика, електрони, що генеруються біля задньої частини фотомодуля, можуть вільно рухатися вгору до емітера і сприяти збільшенню генерації електричного струму, а значить, підвищується ККД сонячної панелі з технологією PERC.

Додатковий шар діелектричної пасивації може відбивати довжини хвиль понад 1180 нанометрів за межі фотоелемента, який зазвичай генерує тепло. У стандартних фотомодулях такі довжини хвиль легко поглинаються тильною металізованою стороною фотоелемента і трансформуються в тепло, що знижує ефективність сонячних панелей. Відбиваючи довжини хвиль понад 1180 нанометрів, шар діелектричної пасивації в модулях PERC допомагає фотоелементу працювати більш ефективно, не перегріваючись.

Також було розроблено кілька інших типів фотоелектричних елементів PERC, таких як PERL (пасивний задній випромінювач, локально розсіяний) і PERT (пасивний задній випромінювач, повністю розсіяний). Однак, вони ще не набули широкого розповсюдження.

Переваги технології PERC

Коли мова йде про дослідження і розробки в галузі сонячної енергетики, є дві основні цілі, яких прагнуть досягти виробники і споживачі: зниження витрат і підвищення ефективності Сонячні елементи з технологією PERC мають ККД понад 20-22%, в той час як стандартні сонячні елементи в середньому становлять близько 18-19%. Наприклад, підвищення ефективності фотоелектричних елементів за рахунок технології PERC призводить до збільшення потужності на 3-5 Вт для монокристалічного модуля. з 60 елементів.

Серед основних переваг PERC-модулів можна виділити наступні.

  • Технологія PERC може використовуватися як в моно-, так і в полікристалічних панелях.
  • Використання технології PERC підвищує ефективність сонячних модулів до 25% за рахунок збільшення поглинальної здатності фотоелемента, зниження небажаного перегріву в ньому, відображення вже згенерованих електронів в зону pn-переходу, що визнано одним з найвищих значень в галузі.
  • Виробництво фотоелектричних модулів за технологією PERC сильно відрізняється від виробництва звичайних фотоелектричних елементів, оскільки модифікується тільки тильна поверхня шляхом простого додавання діелектричного шару і використання лазерів для отворів (пеорації). Таким чином, не потрібна установка якогось спеціального складного обладнання, досить модернізувати існуючі виробничі лінії. Тобто, сонячні панелі з технологією PERC мають більш високу вихідну потужність при мінімальних інвестиціях і невеликих ризиках.
  • При роботі фотоелементів з технологією PERC збільшуються струми короткого замикання, в результаті чого зростає сила струму, що одночасно підвищує напругу і, як наслідок, вихідну потужність сонячної панелі.
  • Відбивна здатність панелей з технологією PERC збільшується до 90-95% в порівнянні з 65% для панелей типових конфігурацій.
  • PERC-елементи добре працюють в умовах високої температури або низької освітленості.
  • Завдяки більш привабливим температурним коефіцієнтам сонячні панелі з технологією PERC є найкращим рішенням для використання в умовах жаркого клімату, допомагаючи зменшити тепловтрати. В результаті кінцеві користувачі отримують максимальну ефективність від своїх сонячних систем протягом усього року.
  • Встановлення сонячних панелей з технологією PERC є більш економічно вигідним, ніж традиційних сонячних панелей. Сама інновація несуттєво впливає на вартість готової сонячної електростанції, але при цьому значно підвищує її ефективність. Крім того, для виробництва такої ж кількості електроенергії, як і стандартна сонячна панель, технологія PERC зазвичай вимагає меншої кількості фотоелектричних елементів.

Чому технологію PERC обирають виробники сонячних елементів і панелей?

високоефективні, кремнієві, пасивні, тильні, елементи, піраміди

Інвестиції для переходу на виробничу лінію PERC вимагають мінімальних модифікацій існуючих ліній з виробництва елементів. Виробники можуть легко перейти на випуск якісного та ефективного продукту без великих капітальних вкладень для повної заміни існуючого обладнання. На світовому ринку спостерігається бум в напрямку збільшення потужностей з виробництва модулів з технологією PERC. Експерти прогнозують, що цей процес буде стрімко розвиватися протягом наступних кількох років. Крім того, виробники панелей тепер можуть випускати більш енергоємний модуль без істотного збільшення витрат на збірку.

Чому PERC віддають перевагу інженери та інсталятори панелей?

Панелі з технологією PERC дають більше свободи установникам панелей, особливо коли мова йде про простори або місця, які раніше вважалися недостатніми для сонячних установок. PERC-панелі мають більш високу щільність енергії на квадратний метр. м і добре працюють при низькій освітленості та високих температурах. Очевидно, що при виробництві електроенергії панелі PERC перевершують стандартні аналоги. Проектувальники сонячних електростанцій можуть використовувати меншу кількість панелей для досягнення загальних “вихідних” енергетичних цілей, коли їх площа обмежена. Також панелі з технологією PERC без втрати ефективності можна встановлювати в місцях і просторах, які раніше вважалися непридатними для об’єктів сонячної енергетики. Це дозволяє інженерам та інсталяторам бути більш гнучкими і краще адаптуватися до цілей проекту.

Чому технологія PERC економічно вигідна?

Оскільки виробництво панелей з технологією PERC кардинально не відрізняється від виробництва стандартних панелей, знижується ризик інвестицій, який часто пов’язаний з будь-якими ноу-хау. Використовуючи перевірену технологію і модифікуючи стандартні панелі, практично відсутній ризик того, що впровадження технології PERC кардинально змінить структуру і внутрішню частину фотоелемента. Тобто кошти не будуть “викинуті на вітер.”

Кінцева мета виробництва PERC-панелей. забезпечити надійний і економічно ефективний спосіб генерації енергії для житлових, комерційних і комунальних проектів. При використанні сонячних панелей з технологією PERC збільшується сумарна генерація електроенергії за весь термін служби всієї сонячної електростанції без істотного збільшення вартості за ват.

Чому PERC буде домінуючою технологією сонячних елементів?

Перспективи PERC-модулів виглядають багатообіцяючими, а сучасний рівень науково-технічного прогресу дозволяє поставити виробництво таких сонячних панелей на конвеєр. Сьогодні багато визнаних брендів сонячних панелей вже впровадили технологію PERC у виробництво. Серед них Canadian Solar, LG, REC Solar, Winaico, Trina Solar, Jinko Solar, Solar World та ін.

Технологія PERC буде домінувати в найближчі роки не тільки завдяки своїм перевагам, але головним чином тому, що вона не вимагає повного переоснащення виробництва. Наприклад, виробники можуть легко модернізувати існуючі виробничі лінії, оскільки PERC сумісні з наявним обладнанням для трафаретного друку. І таких інженерних рішень багато.

На думку експертів, в найближчі роки сонячні панелі з технологією PERC будуть набагато привабливішими за ціною для масового споживача, ніж традиційні сонячні панелі. Але поки що такі фотомодулі (PERC) на порядок дорожчі за стандартні аналоги. Істотне зниження ціни можна спостерігати тільки на тлі масового виробництва і все більшої популяризації технології PERC. Тому вже зараз, розуміючи перспективи та переваги таких сонячних панелей, все більше виробників сонячних панелей перебудовують свої виробничі потужності для впровадження технології PERC.

Залишити коментар Скасувати відповідь

Ви повинні увійти, щоб залишити коментар.

Залишити відповідь