Allikas: www.intechopen.com/books/solar-cells/industrial-silicon-solar-cells
Autor Mehul C. Raval ja Sukumar Madugula Reddy
Esitatud: 4. oktoober 2018 Arvustatud: 29. jaanuar 2019 Avaldatud: 15. mai 2019
DOI: 10.5772 / intechopen.84817
Abstraktne
Peatükis tutvustatakse räni päikeseelementide tootmise tehnoloogiaid selle praeguse olekuga. Arutletakse ja võrreldakse kaubanduslikke p-tüüpi ja kõrge efektiivsusega n-tüüpi päikesepatareide struktuure, et lugeja saaks tööstuslike päikesepatareide osas edumaa. Esitatakse lühike ülevaade erinevatest protsessietappidest alates tekstuurimisest kuni sõeltrüki metalliseerimiseni. Monokristalliliste ja mitmekristalliliste ränilaudade tekstuurimisprotsessid on üle vaadatud uusimate protsessidega. Esitatud on vaade difusiooni ja peegeldumisvastase katte sadestamise termilistest protsessidest. Väljakujunenud sõeltrükkimisprotsess päikesepatareide metalliseerimiseks tutvustatakse kontaktide paagutamise kiiret sammuga. Tutvustatakse päikesepatareide IV testimist erinevate parameetritega päikesepatareide iseloomustamiseks. Arutletakse ka erinevate protsesside ja seadmete tootmise viimaste arengute ning oodatavate tulevikutrendide üle.
Märksõnad
räni
päikesepatareid
tootmine
mitmekristalliline
monokristalliline
tekstuurimine
1. Sissejuhatus
Fotoelement on oluline taastuv energiaallikas, mis on kiiresti kasvanud 8GW-lt 2007. aastal 400GW-le 2017. aastal [1]. Koos suureneva nõudlusega on ka PV-süsteemi maksumus oluliselt langenud 35,7 dollarilt / Wpin 1980-lt 0,34 dollarile / 2017-le, kiirendades selle vastuvõtmist [2]. Räni (Si), mis on mikroelektroonikatööstuse oluline materjal, on alates 1950. aastatest olnud laialdaselt kasutatav päikesepatareide puistematerjal, mille turuosa on> 90% [2]. Peatükis tutvustatakse kaubanduslike räni päikesepatareide tootmise tüüpilisi samme. Päikesepatareide lühiajalugu ja ränisubstraatide tüübi ülevaade koos erineva päikesepatarei arhitektuuriga tutvustatakse 2. ja 3. jaotises. Seejärel kirjeldatakse valmistamisel kasutatavaid niiske keemia ja kõrge temperatuuri etappe. 4. ja 5. jaotises 6 käsitletakse metalliseerimisprotsessi ja kaubanduslike päikesepatareide iseloomulikke parameetreid. Lõpuks arutatakse tulevases tegevuskavas ja eeldatavates suundumustes lõpuosas.
2. Päikesepatareide areng
Fotogalvaaniline efekt tähendab sõna otseses mõttes pinge tekitamist valguse käes. Seda nähtust täheldas esmakordselt prantsuse füüsik Edmund Becquerel elektrokeemilises elemendis 1839. aastal, Briti teadlased WGAdams ja REDay aga 1876. aastal seleenist valmistatud tahkis-seadmel [3]. Alates 1950ndatest aastatest on kaubanduslike päikesepatareide jõudlus kiiresti kasvanud&1% kuni> 23% [2] ja räni on fotogalvaanilise tööstuse tööhobune siis. Räni päikesepatareide areng on näidatud joonisel 1.
Joonis 1. Räni päikesepatareide evolutsioon. (a) 1941: päikesepatareid, millest on teada kasvanud ristmik, keemiliselt tekstuuriga pind [3].
Esimesed räni päikesepatareid, mida 1940. aastatel näitas Russell Ohl Bell Laboratoriesist, põhinesid looduslikel ristmikel, mis tekkisid lisandite segregatsioonist ümberkristallimisprotsessi käigus [3]. Rakkude efektiivsus oli&1%, kuna ristmiku asukoha ja ränimaterjali kvaliteedi üle puudus kontroll. Sellest ajast alates kasutatakse päikesepatareide nimetamise konventsioonide jaoks Ohli antud nomenklatuuri piirkondade nimetamiseks (p-tüüp: külg, mis on valgustus, ja n-tüüpi: teine külg).
1950. aastatel toimus ränis sisalduvate lisandite kõrgel temperatuuril difusiooniprotsess kiiresti. Bell Laboratories'i isik, Fuller ja Chaplin demonstreerisid 4,5% tõhusat liitiumipõhise dopinguga päikesepatarei, mis paranes boori difusiooni korral 6% -ni. Päikesepatareil oli ümbritsev struktuur (Joonis 1 (b)), mille mõlemad kontaktid on tagaküljel, et vältida varjutuskadusid, kuid ümbritseva konstruktsiooni tõttu tõid kaasa suuremad takistuskaod. 1960. aastaks arenes rakustruktuur, nagu on näidatud jooniselJoonis 1 (c). Kuna rakendus oli mõeldud kosmoseuuringuteks, kasutati maksimaalse kiirgustakistuse saavutamiseks suure takistusega substraati 10Ω cm. Mõlemal küljel kasutati vaakumis aurustunud kontakte, samal ajal kui esiküljel (FS) peegeldusvastase kattena (ARC) kasutati ränimonoksiidi katet3].
1970. aastate alguses leiti, et alumiiniumi paagutamine tagaküljel parandas raku jõudlust, moodustades tugevalt legeeritud liidese, mida nimetatakse "tagumise pinna väljaks (Al-BSF)" ja lisandeid lisades [3]. Al-BSF vähendab kandjate rekombinatsiooni tagaküljel ja parandab seega pinget ja pika lainepikkusega spektraalset vastust. Peenemate ja tihedalt asetsevate sõrmede rakendamine vähendas ristmiku dopingu vajadust ja kõrvaldas surnud kihi. Titaandioksiidi (TiOx) ja selle paksus valiti peegelduse vähendamiseks lühemate lainepikkuste korral ja andis päikesepatareidele violetse välimuse. Edasine paranemine tehti vahvlite tekstuurimisel (100) vahvlite anisotroopse söövitamise abil (111) pindade paljastamiseks. Tekstuurimine viis valguse parema püüdmiseni ja andis rakkudele tumeda sametise välimuse. Parem lahtriarhitektuur on näidatud jooniselJoonis 1 (d). 1976. aastal demonstreerisid Rittner ja Arndt maapealseid päikesepatareisid, mille kasutegur oli 17% [3].
Passiivse kiirgusega päikesepatarei (PESC) saavutas aastatel 1984–1986 20-protsendilise efektiivsusega verstaposti. Metalli / räni kokkupuutepind oli PESC rakkudes ainult 0,3%, samas kui ZnS / MgF kahekihiline ARC2kasutati mõlemas rakustruktuuris. 1994. aastal demonstreeriti passiivse emitteri tagumise lokaalselt hajutatud (PERL) raku efektiivsusega 24% [3]. Võrreldes PESC rakuga oli PERL-rakul mõlemal küljel parem valguse püüdmine ja oksiididel põhinev passiveerimine FS-il pööratud püramiidid. Tagaküljel olev oksiidpassivatsioonikiht parandas ka pika lainepikkuse sisemist peegelduvust ja seega spektri vastust.
Lisaks arenevatele päikesepatareide arhitektuuridele on tootmise valdkonnas pidevalt arenenud ka suurenenud läbilaskevõime, täiustatud protsessietapid ja väiksemad kulud. Lühike ülevaade Si-substraatide ja erinevat tüüpi päikesepatareide tootmisest on antud järgmises osas.
3. Kaubanduslikud räni päikesepatareide tehnoloogiad
Si on hapniku järel maa peal kõige levinum materjal ja seda on pooljuhtide tööstuses laialdaselt kasutatud. 98% puhtusega metallurgiline räni (Mg-Si) saadakse kvartsi (SiO2) kuumutamisel süsinikuga kõrgel temperatuuril 1500–2000 [4]. Mg-Si puhastatakse täiendavalt, et saada päikese kvaliteediga ränitükke puhtusastmega 99,99%. Seejärel töödeldakse rafineeritud päikeseenergiaga Si tükke, et saada Si-valuplokkide monokristallilisi ja mitmekristallilisi vorme, mis on suur mass räni. Monokristallilises Si-s paiknevad aatomid kogu materjali ulatuses ühesuguses kristalli orientatsioonis. Päikesepatareide puhul on eelistatud (100) orientatsioon, kuna seda saab pinna peegelduse vähendamiseks hõlpsalt tekstuurida [5]. Mitmekristallilisel Si-l, nagu nimigi ütleb, on erinevas monokristallilistes substraatides mitu erineva orientatsiooniga Si-materjali tera. Monokristallilisel materjalil on vähemkanduri eluiga võrreldes mitmekristallilise Si-ga ja seega suurem päikesepatareide efektiivsus antud päikesepatareide tehnoloogia puhul.
Czochralski (Cz) meetodit monokristalliliste Si valuplokkide valmistamiseks on illustreeritud joonisel 2 (a). Suure puhtusega sulatatud räni koos lisandiga hoitakse sulamistemperatuuri kohal ja seejärel tõmmatakse seemnekristall väga aeglaselt, et saada valuplokk läbimõõduga kuni 300 mm ja pikkus 2 m [6]. Sulatatud räni võib dopeerida kas p- või n-tüüpi lisanditega, et saada teatud tüüpi monokristalliline Si valuplokk kuni 200 kg [2]. Valukangidest saetud vahvlitel on ümmargused servad ja seetõttu nimetatakse kuju psuedo ruuduks. Mitmekristallilised räni valuplokid valmistatakse suure puhtusastmega Si sulatamise ja kristallimisega suures tiiglis suunatud tahkestamise teel [7], nagu on näidatud joonisel 2 (b). Protsessil ei ole võrdluskristalli orientatsiooni nagu Cz-protsessil ja see moodustab seetõttu erineva orientatsiooniga ränimaterjali. Praegu kaaluvad mitmekristallilised Si valuplokid> 800 kg [2], mis seejärel lõigatakse tellisteks ja vahvlid saetakse edasi.
Monokristalliliste ja mitmekristalliliste vahvlite praegune suurus päikesepatareide valmistamiseks on 6-tolline × 6-tolline. Monokristalliliste vahvlite pindala on pseudoruudukujulise kuju tõttu veidi väiksem. Päikeseelementide valmistamiseks on kõige laialdasemalt kasutatav alus booriga legeeritud p-tüüpi Si substraadid. N-tüüpi Si substraadid, mida kasutatakse ka suure efektiivsusega päikesepatareide valmistamiseks, kuid neil on täiendavaid tehnilisi väljakutseid, nagu ühtlase dopingu saavutamine piki valuplokki võrreldes p-tüüpi substraatidega.
Joonis 2. Monokristalliliste valuplokkide (a) Cz-protsessi ja mitmekristalliliste valuplokkide (b) suunatud tahkestamisprotsessi illustreerimine.
Erinevat tüüpi päikesepatareide lai klassifikatsioon koos efektiivsusvahemikega on toodud joonisel 3. Standardne alumiiniumist tagapinna välja (Al-BSF) tehnoloogia on suhteliselt levinud tootmisprotsessi tõttu üks levinumaid päikesepatareide tehnoloogiaid. See põhineb täielikul tagumise külje (RS) Al sadestamisel sõeltrükkimise teel ja ap + BSF moodustumisega, mis aitab eemale tõrjuda p-tüüpi substraadi tagaküljelt pärinevaid elektrone ja parandada raku jõudlust. Al-BSF päikesepatareide tootmise voog on näidatud joonisel 4. Kaubanduslike päikesepatareide standardkujundus on võrgustruktuuriga FS ja täispindalaga RS-kontaktidega.
Joonis 3. Erinevat tüüpi päikesepatareide lai klassifikatsioon.
Joonis 4. Al-BSF päikesepatareide tootmise voog.
Passiivse emitteri tagakontakti (PERC) päikesepatarei parandab Al-BSF arhitektuuri, lisades tagumise külje passiivkihi, et parandada tagumise külje passiivsust ja sisemist peegeldust. Alumiiniumoksiid on sobiv materjal RS passiivseks tootmiseks, mille keskmine päikesepatareide kasutegur on 21% lähedal [8]. Olemasoleva Al-BSF päikesepatareide liini saab PERC-protsessiks täiendada kahe täiendava tööriista abil (RS passiivkihi sadestamine ja laser lokaliseeritud kontakti avamiseks RS-is).
Ülejäänud kolm rakuarhitektuuri on peamiselt suurema efektiivsusega tehnoloogiad, mis põhinevad n-tüüpi Si substraatidel. A-Si heterjunction päikesepatareil on n-tüüpi Si substraadi FS-il ja RS-l a-Si kihid, moodustades heterosõlmed, erinevalt tavapärasest kõrgel temperatuuril difusioonil põhinevast pn-ristmikust. Selline tehnoloogia võimaldab töötlemist madalamatel temperatuuridel, kuid on pindliideste kvaliteedi suhtes väga tundlik. a-Si-põhise heterosõlmega päikesepatarei tootis kaubanduslikult Sanyo Electric, mille nüüd võtab üle Panasonic [9]. Digiteeritud tagakontakti (IBC) päikesepatarei konstruktsioonis on mõlemad kontaktid tagaküljel, kõrvaldades FS-i kontaktide varjutuskadud. Tüüpiliselt IBC päikesepatareide jaoks asub ristmik ka tagaküljel. Üks varjatud kõrge efektiivsusega n-tüüpi IBC päikesepatareide tootjaid on SunPower Corporation [10]. Bifatsiaalsed rakud, nagu nimigi ütleb, suudavad valgust püüda päikesepatareide mõlemalt küljelt. See tähendab, et tagaküljel on valguse kogumise võimaldamiseks ka võrgumustrilised kontaktid. Bifatsiaalse tehnoloogia näiteks on ISC välja töötatud ja turustatud BiSON päikesepatarei Konstanz [11]. Tuleb märkida, et näidatud klassifikatsioon ei ole ammendav loetelu erinevatest muudest päikesepatareide arhitektuuridest, mis on R& D-faasis, lähedal turustamisele või mida juba toodetakse. Järgnevates osades antakse ülevaade Al-BSF päikesepatareide tootmise etappidest.
4. Märgkeemia protsessid päikesepatareide valmistamiseks
Märgkeemial põhinev töötlemine on oluline samm päikesepatareide töötlemisel saetud kahjustuste eemaldamiseks (SDR) niidetud vahvlitele, pinna tekstuurimine sissetuleva päikesekiirguse neeldumise suurendamiseks ja servade isoleerimine pärast difusiooniprotsessi. Nagu eelmises osas räägiti, on päikesepatareide valmistamiseks peamiselt monokristallilised ja mitmekristallilised ränilauad. Eelnevalt arutatakse vastava tüüpi vahvlite märg-keemilisel töötlemisel.
4.1 Monokristalliliste räni vahvlite tekstuurimine
Nagu punktis 2 märgitud, algas päikesepatareide väljatöötamine peamiselt monokristalliliste vahvlite abil ja seetõttu kasutati mikroelektroonika valdkonnas väljakujunenud meetodeid. Monokristalliliste vahvlite püramiidseks tekstuurimiseks kasutatakse KOH / NaOH-le põhinevat aluselist anisotroopset söövitamist. Lõigatud monokristallilise vahvli kaalutud keskmine peegeldusvõime on> 30% (lainepikkusel 300–1200 nm), mis väheneb pärast tekstuurimist 11–12% -ni. Leeliselise tekstuuriga pinna tüüpiline morfoloogia on toodud joonisel 5. Anisotroopne söövitav lahus söövitab vahvlite (100) pinda, et paljastada (111) nägu, millel on suurem räni aatomite tihedus ja seega aeglasem söövituskiirus võrreldes ( 100) nägu. Selle tulemuseks on juhuslike püramiidstruktuuride moodustumine, mis moodustavad vahvli pinna suhtes 54,7 ° nurga.
Joonis 5. Aluselise tekstuuriga monokristallilise vahvli tüüpiline pinna morfoloogia.
Leeliselise tekstuurimisprotsessi tüüpilised parameetrid on toodud tabelis 1. Tuleb märkida, et erinevate parameetrite väärtused on soovituslikud ja neid ei tohiks pidada absoluutseteks, kuna turul on palju lisaaine tootjaid. Isopropüülalkoholi (IPA) kasutati algselt tekstuurilahuses lisaainena, mis ei osalenud söövitamisreaktsioonis, kuid toimib niisutajana tekstuurimisprotsessi homogeensuse parandamiseks, vältides reaktsiooni käigus tekkinud H2-mullide kinnitumist räni pind [12]. Kuid 2010. aastaks asendati IPA järk-järgult alternatiivsete lisanditega selliste puuduste tõttu nagu ebastabiilne kontsentratsioon, kuna vanni temperatuur on lähedal IPA keemistemperatuurile (82,4 ° C), kõrged kulud, suur tarbimine, terviseriskid ja plahvatusohtlikkus [12]. Paljud rühmad on avaldanud arendustööd IPA asendamiseks alternatiivsete lisanditega, et ületada IPA puudused, suurendada protsessi akent ja vähendada pinna peegelduvust [12,13,14,15,16]. Samuti vähendavad lisandid töötlemisaega&10 minutini ja pikendavad vanni eluiga> 100 jooksuni.
Protsess
KOH / IPA
KOH / lisaaine
KOH (%) | 3 | & 3 |
IPA (%) | 6 | — |
Lisaaine (%) | — | & 2 |
Protsessi temperatuur [° C] | & 80; | 70–100 |
Püramiidi suurus [μm] | 5–12 | 2–7 |
Protsessi aeg [min] | 30–40 | 5–10 |
Orgaaniline sisaldus [massiprotsent] | 4–10 | & 1,0 |
Keemistemperatuur [° C] | 83 | & 100; |
Vanni eluajad | & 15 | & 100; |
Tabel 1. Monokristalliliste vahvlite IPA-põhise ja lisandipõhise leeliselise tekstuuri töötlemise parameetrid.
Monokristalliliste vahvlite tekstuurimisprotsess viiakse tavaliselt läbi partiina, mis tähendab, et vahvlid laaditakse plaatide hoidmiseks pesadesse (100 pesa kandjas) ja seejärel töödeldakse partiid järjestikku vannides tekstuurimine, puhastamine, töötlemisetapid orgaaniliste jääkide ja metalliga saastumise eemaldamiseks ning töödeldud vahvlite kuivatamine. Kandjad on tavaliselt kaetud PVDF-iga, millel on väga hea vastupidavus erinevatele kemikaalidele, hõõrdumisele ja mehaanilisele kulumisele. Tüüpiline monokristalliliste vahvlite käsitsemise alus on toodud joonisel 6. Pakettstruktureerimisriistal on iga etapi jaoks eraldi vannid koos vannis kasutatavate kemikaalide doseerimispaakidega. Tööriist töötleb samaaegselt paljusid kandjaid ja suudab samaaegselt nelja kanduri töötlemisega jõuda> 6000 vahvlit / h.
Joonis 6. Kettad vahvlite pakkimiseks partiitööriista Allikas: RCT solutions GmbH.
4.2 Mitmekristalliliste ränilaudade tekstuurimine
Mitmekristallilised vahvlid pakuvad monokristalliliste vahvlitega võrreldes eeliseid ja seetõttu on need laiemalt kasutusele võetud. Monokristalliliste vahvlite tekstuurimiseks kasutatav leeliseline keemia ei toimi aga mitmekristalliliste vahvlite korral erinevate terade orientatsioonide tõttu. HF ja HNO3 baasil töötati välja alternatiivne happeline keemia, et eemaldada saekahjustused ja mitmekristalliliste vahvlite tekstuur üheaegselt [17,18]. Happelahusel põhinev tekstuurimine toimib toatemperatuurist madalamal temperatuuril ja viib seetõttu reaktsioonigaaside heitmete vähenemiseni, vähese soojuse tekkimiseni, söövitamislahuse suurema stabiilsuseni ja söövitamiskiiruse parema kontrollimiseni [18]. Mitmekristalliliste vahvlite leeliselise ja happelise tekstuurimise protsessi võrdlus on toodud joonisel 7.
Joonis 7. Leeliselise ja happelise tekstuuri võrdlus mitmekristalliliste vahvlite jaoks. Võrdluseks näidatakse ka peegelduskõveraid pärast SiNx: H sadestumist [17].
Mitmekristalse vahvli happelist tekstuurimisprotsessi saab teha leeliselise tekstuurimisprotsessiga võrreldes oluliselt lühema aja jooksul ja seega saab seda rakendada „inline” konfiguratsioonis, kus vahvlid lastakse läbi söövivanni sukeldatud rullide. Tüüpiline protsessisisese protsessi kujutis koos tüüpilise happelise tekstuurimise protsessiga on toodud joonisel 8. Viie raja konfiguratsiooni korral võib liini tööriista läbilaskevõime olla kuni 4000 vahvlit / h. Oluline on märkida, et söövituslahuses on allapoole suunatud vahvlipind parema tekstuuriga kui ülemine külg ja on edasiseks töötlemiseks „päikeseline külg”. Happeline tekstuurimise protsess viib tekstuuritud pinnale poorse räni moodustumise, mis neelab valgust ja suurendab ka pinna rekombinatsiooni [18]. Seega eemaldatakse poorne räni lahjendatud leeliselise lahusega. Seejärel viiakse oksiidide ja metallide saastumise eemaldamiseks vahvlipindadelt läbi happeline puhastus (HF + HCl).
Joonis 8. (a) Tüüpiline viie rajaga siseprotsess ja (b) mitmekristalliliste vahvlite happelise tekstuurimise protsess.
Oluline on märkida, et eespool käsitletud happeline tekstuurimisprotsess sobib lägaga traadiga saetud (SWS) multikristallilistele vahvlitele. Viimastel aastatel on teemanttraadiga saagimisprotsess protsessi ja majanduslike eeliste tõttu asendanud lägatraadil põhineva lõikamise [19]. SWS-i mitmekristalliliste vahvlite saekahjustus on suurem kui DWS-i vahvlitel, millel on sügavad sirged sooned ja palju siledam pind kui lägaga traadiga saetud vahvlitel [19]. SWS-vahvlite saekahjustused mängivad olulist rolli tekstuurimisprotsessi käivitamisel, mida DWS-vahvlite puhul ei esine.
DWS-i mitmekristalliliste vahvlite tekstuurimiseks on pakutud erinevaid meetodeid ja need on kokku võetud tabelis 2 [20]. Erinevate meetodite häälestamisel on võimalik saada 0% lähedane peegelduvus ja seetõttu on DWS-i mitmekristalliliste vahvlite tekstuurimisel kasutatud terminit "must räni". RIE oli esimene meetod musta räni valmistamiseks ja reaktsiooni passiveerimiseks ja piiramiseks kasutatakse väävelheksafloriidi (SF6) Si ja gaasidega nagu Cl2 ja O2 reageerimiseks [20]. Hiljuti on RIE-põhise tekstuurimisprotsessiga demonstreeritud kaubanduslikke mitme PERC päikesepatarei keskmise efektiivsusega 21,3% [21]. Kuna RIE on vaakumpõhine protsess, on läbilaskevõime tavalise sisemise protsessiga võrreldes madal ning lisaks on vaja täiendavat eeltöötlust ja järeltöötlust, et eemaldada sae kahjustused ja ioonipommitamisest tingitud kahjustused. RIE meetodi variant, mis ei vaja vaakumit ega plasmat, on rakendatud kaubanduslikus töövahendis [22].
Meetod
Reaktiivid
Mask
Katalüsaator
Minimaalne peegelduvus (%)
Reaktiivne iooni söövitamine (RIE) | SF6/O2, SF6/ Cl2/O2, SF6/O2/ CH4 | Puudub | Puudub | 4.0 |
Plasmakümblusioonide implantatsioon (PIII) | SF6/O2 | Puudub | Puudub | 1.8 |
Laserkiiritus | CCl4, C2Cl3F3, SF6, Cl2, N2, õhk | Puudub | Puudub | 2.5 |
Plasma söövitamine | SF6 | Ag nanoosakesed | Puudub | 4.2 |
Metallist abistamine keemiline söövitamine (MACE) | AgNO3/ HF / HNO3 | Puudub | Ag, Au | 0.3 |
Elektrokeemiline söövitamine | HF, EtOH, H2O | Puudub | Puudub | & 5,0 |
Tabel 2. Erinevad meetodid teemanttraadiga saetud mitmekristalliliste vahvlite tekstuurimiseks [20].
DWS-i mitmekristalliliste vahvlite tekstuurimise üks lähenemisviise on olemasoleva happelise tekstuurimisel põhineva keemia täiendamine lisanditega [23,24,25]. Sellisel lähenemisviisil võib olla madalam COO võrreldes MACE-põhise lähenemisviisiga [23]. On näidatud, et sellise lisandipõhise lähenemisviisi peegeldus on sarnane tavapärase isotekstreerimislahusega, mille päikesepatarei efektiivsus on Al-BSF-põhise struktuuri puhul 18,7% [24].
MACE-põhine tekstuurimine on sarnane tavapärasele happelise söövitamise meetodile katalüütilise metallide sadestamise täiendava etapiga. Protsessi voog koosneb SDR-st, katalüsaatori metallide sadestamisest, keemilisest söövitamisest ja järeltöötlusest. Kommertslike mitme Al-BSF-rakkude efektiivsus on saavutatud 19,2%, kasutades partiitüüpi MACE-tekstuurimisprotsessi [26]. On näidatud, et sisseehitatud tüüpi MACE-põhine kaubanduslik tööriist peegeldab vahemikku 12–23% ja saab Al-BSF ja PERC struktuuri jaoks keskmise efektiivsuse vastavalt 18,8 ja 20,2% [27]. MACE-protsessil põhinevad tekstuuritud pinna tüüpilised kujutised on toodud joonisel 9. MACE-sisemise protsessi omandikulu (CoO) on potentsiaalselt madalam võrreldes partiipõhise MACE-protsessiga, mille ulatus on veelgi väiksem, kui Ag tekstuurivannist taaskasutades [27].
Joonis 9. MACE tekstuuriga DWS-i vahvlid, (a) pind Ravg=12% ja (b) pind Ravg=22% [27].
4.3 Märg-keemiapõhine serva eraldamine
Emitterpiirkond päikesepatareis on valmistatud kõrgel temperatuuril toimuva difusiooniprotsessi abil (seda arutatakse järgnevates osades). Difusiooniprotsessi käigus ladestatakse fosforsilikaatklaas (PSG) vahvlile, mis tuleks enne ARC-kihi sadestamist eemaldada. Nagu on kujutatud joonisel 10, on pärast difusioonietappi n-tüüpi piirkond ka vahvli servades ja tagaküljel. N-tüüpi kiht servadel ja tagaküljel lühiseb emitteri aluspinnaga ja seetõttu on oluline need piirkonnad söövitada ja isoleerida FS-il olev emitter põhisubstraadist, nagu on kujutatud joonisel 10 (c).
Joonis 10. Ränivahvli töötlemine pärast difusiooni ja servade isoleerimist
Servade isoleerimisprotsessi saab läbi viia sarnaselt eelmises lõigus käsitletud tekstuurimisprotsessiga. Erandiks on see, et kemikaal peaks söövitama ainult tagumist külge ja servi ilma FS-iga suhtlemata. Servade isoleerimisprotsessi tüüpiline pilt on toodud joonisel 11. Oluline on märkida, et rullid on ainult alumisel küljel, et vältida söövitamislahuse kokkupuudet esiküljega. Järgmised etapid pärast RS-söövitamist on sarnased tekstirakendusmasina omadega.
Joonis 11. Päikesepatarei tüüpiline kujutis servasiseses eraldusvannis.
5. Päikesepatareide valmistamise termilised protsessid
Kõrge temperatuuriga protsessid moodustavad päikesepatareide tootmise olulise osa. Selliste protsesside näideteks on pn-ristmiku moodustamine difusiooni teel, sõeltrükkidega kontaktide süütamine, pinna passiivkihtide aktiveerimine või protsessi indutseeritud defektide lõõmutamine. See lõik heidab pilgu emitteri difusiooniprotsessi ja plasma tõhustatud keemilise auru sadestamise (PECVD) põhifüüsikale.
5.1 Emitteri difusioon
Emitteri difusioon on üks ülitähtsatest soojusetappidest päikesepatareide tööstuslikul valmistamisel. Kristalliliste p-tüüpi räni päikesepatareide n-tüüpi emitter moodustub fosfori (P) difusiooni teel. Difusiooniprotsessis saadetakse Si-vahvlid ahju ja lastakse 800–900 ° C juures fosforüülkloriidil (POCl3) ja O2-l, mille tulemuseks on PSG sadestumine Si-vahvli pindadele. Seda etappi nimetatakse eel sadestamiseks, kus PSG [28] toimib fosfori (P) lisaainete allikana, et difundeeruda Si vahvliks. Järgmine samm on sissesõit, kus dopandigaaside juurdevool on lahti ühendatud ja P levib PSG kihist edasi Si vahvliks. Hannes etal. [29] illustreerib optimaalset protsessi teostatavust fotogalvaaniliste rakenduste jaoks. Tuleb kaaluda kolme erinevat mõju. Esiteks P-i difusioon PSG-st ja selle olemasolu elektriliselt aktiivsetes ja passiivsetes olekutes Si-vahvlis, mis suurendab Shockley-Read-Hall (SRH) rekombinatsiooni. Teiseks lisandite kogumine Si-kihti PSG-kihi suunas. Lõpuks tõmbab P-dopeeritud Si-emitteriga metallist kokkupuute tekitatud võimsuse välja.
Difusiooniprotsessi kvantifitseeritakse lehe takistuse järgi, mis sõltub pn ristmiku sügavusest ja P kontsentratsiooniprofiilist. Lehe takistuse ühikud on Ω / cm (mõõdetakse tavaliselt kui Ω / □) ja selle mõõtmiseks kasutatakse neljapunktilist sondisüsteemi. Lehe takistuse määratlust on illustreeritud ekv. (1).
kus R=ristkülikukujulise sektsiooni takistus (Ω); ρ=takistus (Ω cm); l=ristkülikukujulise sektsiooni pikkus (cm); A=ristkülikukujulise sektsiooni pindala (cm2); W=ristkülikukujulise sektsiooni laius (cm) D=ristkülikukujulise sektsiooni sügavus (cm) ja ρ leht=takistus antud sügavusele (D), kui l=W (Ω / □).
Varasemad emitterlehe takistuse väärtused olid 30–60Ω / □ pn ristmiku sügavusega> 400 nm ja kõrge P pinna kontsentratsiooniga. Parandades esikülje hõbedast (Ag) kontaktpastat, on emitterlehe takistus nüüd vahemikus 90–110Ω / □ ristmiku sügavusega umbes 300 nm ja madalama P-pinna kontsentratsiooniga. Suuremale lehekindlusele üleminek võimaldab hõivata rohkem valgust UV- ja sinises spektris, vähendades samas ka pinna rekombinatsiooni Voc parandamiseks. Tuleb märkida, et difusiooniprotsess toimub FS-il (otseselt gaasidele avatud) ning ka servadel ja RS-l. Kui serva isoleerimisprotsessi ei tehta (nagu on kirjeldatud peatükis 4.3), tekib emitteri lühis substraadiga.
Joonisel 12 on näidatud POCl3 difusiooniprotsess suletud kvarts-torusüsteemis. POCl3 on vedelikuallikas, mis tarnitakse protsessitorusse, mullitades seda kandegaasiga N2. Segades
Joonis 12. (a) Pakett-tüüpi difusiooniprotsessi skemaatiline kujutis ja (b) partiilist tüüpi difusiooniseadme tüüpiline pilt. Allikas: centrotherm GmbH.
Si pinnal
Eel sadestamise kõrvalproduktiks olev kloor puhastab oblaate ja kvartsitoru, moodustades metallidega komplekse. PSG-d kasutatakse P-aatomite Si pinnale sõitmise allikana. Sissesõiduprotsessi ajal lülitati POCl3 välja ja ainult O2 lisati õhukese oksiidikihi moodustamiseks PSG alla, et suurendada P-aatomite difusiooni Si-pinnaks.
Difusioonitoru sees on viis kuumutustsooni, nagu on näidatud joonisel 13. Need tsoonid on:
Laadimistsoon (LZ) - ala, kust vahvlid torusse laaditakse.
Keskne laadimistsoon (CLZ) - ala laadimistsooni ja kesktsooni vahel.
Kesktsoon (CZ) - toru keskosa.
Keskne gaasitsoon (CGZ) - ala kesktsooni ja gaasivööndi vahel.
Gaasitsoon (GZ) - ala, kust gaasid heitgaasi kaudu välja liiguvad.
Joonis 13. Kuumutustsoonid difusioonitoru sees.
Tavaliselt reguleeritakse iga kuumutustsooni temperatuure, et saavutada kõigi paadis olevate vahvlite võrdne takistus.
Difusiooniprotsessi keskkond peaks olema väga puhas ja seetõttu kasutatakse torude jaoks kvartsmaterjali. Torude puhtus ja laadimisala hooldus mõjutavad ka protsessi tulemusi. Kuna gaasifaasi difusioonis pole torus jääke, on selle tulemuseks puhtam protsess. Poolkõrguse koormuse korral madalrõhu tingimustes [31] saab läbilaskevõimet suurendada. Tavaliselt laaditakse 1000 toru ühte torusse ja viie difusioonitoruga partiitüüpi difusioonisüsteemis on päikesepatareide tootmisel võimalik saavutada kuni 3800 vahvlit tunnis.
Kaubanduslikus tootmises kasutati ka inline difusioonisüsteemi, kus oblaate transporditakse vööl, fosforhappe kui P-lisandite allikana [32]. Siiski on partiiprotsess puhasem, tulemuslikum ja tõhusam. N-tüüpi päikesepatareide või täiustatud päikesepatareide nagu PERT puhul põhineb p-tüüpi partii difusioon boori (B) lisaaine allikatel, nagu boortribromiid (BBr3) [33,34].
5.2 Peegeldusvastase katte (ARC) sadestamine
Paljas Si pind peegeldab> 30% langevast valgusest. Nagu peatükis 4 räägitud, parandab tekstuurimisprotsess valguse püüdmist. On soovitav vähendada peegelduvust veelgi, mis saadakse ARC kihi sadestamise teel. TiOx oli üks varasemaid materjale, mida kasutati päikesepatareide ARC-kihina, kuid kuna see ei suutnud tagada piisavat pinna passiivsust, asendati see lõpuks SiNx: H-ga [37]. Termiliselt kasvanud ränioksiidi (SiO2) kasutati passiivse materjalina ka rekordiliselt passiivse emitteri tagumises lokaalselt hajutatud (PERL) rakkudes [37]. Kõrge termiline eelarve ja pikk protsessiaeg muutsid SiO2-põhise passiveerimise päikesepatareide masstootmiseks sobimatuks [37]. Päikesepatareide erinevate ARC-de ja passiivsete materjalide põhjalikku ülevaadet käsitletakse artiklis [37].
Plasma abil tõhustatud keemilise auru sadestamise (PECVD) protsess sobib SiNx: H ARC-kihi sadestamiseks, mis mitte ainult ei vähenda peegeldust, vaid passiivistab ka esiküljel asuvat n-tüüpi emitterit ja põhiosa, parandades seeläbi päikesepatarei efektiivsust [36, 37]. Pakett-tüüpi PECVD-süsteemi skeem on näidatud joonisel 14. Vahvlid laaditakse grafiitpaati nii, et esiküljed oleksid üksteise vastas. RF-plasma, mis põhineb temperatuuril 400–450 ° C töötavatel gaasidel ammoniaagil (NH3) ja silaanil (SiH4), sadestab hüdrogeenitud SiNx: H kihti vastavalt ekvivalendile. (4) [35]. SiNx: H kile sisse lülitatud vesinik difundeerub tulistamisetapis (käsitletakse järgmises osas) ja moodustub päikeseelementide jõudluse parandamiseks passiivsed rippuvad sidemed [36,37].
Joonis 14. a) SiNx: partiitüübi PECVD protsessi skemaatiline diagramm: H sadestamine ja (b) grafiitpaat Si vahvlite laadimiseks PECVD ahju.
SiNx: H kile murdumisnäitajat (RI) kontrollib SiH4 / NH3gaasi suhe, samas kui paksus sõltub sadestuse kestusest. SiNx: H-põhine ARC võib minimeerida peegeldumist ühe lainepikkuse korral ja lainepikkuse paksuse annab [38],
wheret=SiNx: H ARC kihi paksus, λ0=sissetuleva valguse lainepikkus ja n1=SiNx: H kihi murdumisnäitaja.
Seose põhjal nimetatakse ARC-d ka veerandi lainepikkusega ARC-ks. Päikesepatareide jaoks valitakse RI ja paksus, et minimeerida peegeldumist lainepikkusel 600 nm, kuna see on päikesespektri tipp. ARC paksuseks ja RI valitakse materjalide geomeetriline keskmine mõlemal küljel, st klaas / õhk ja Si. SiNx: H ARC tüüpiline paksus on 80–85 nm, RI on 2,0–2,1, mis annab päikesepatareile sinise kuni violetsinise värvi. SiNx: H-le ladustatud tekstureeritud mitmekristallilise päikesepatarei tüüpiline pilt on näidatud joonisel 15 (a), samas kui SiNx: H värvi variatsioon selle paksuse põhjal on kujutatud joonisel 15 (b). Oluline on märkida, et antud sadestumisparameetrite puhul sõltub pinna tekstuur ja ARC värv. On mitmeid päikesemooduleid, kus päikesepatareide värv on erinevalt tüüpilisest sinisest värvist tumedam. Tüüpiline ARC-i sadestamise etapp päikesepatareide tootmisliinis koosneb kahest PECVD-süsteemist, mõlemal on neli toru ja läbilaskevõime kuni 3500 vahvlit / h.
Joonis 15. (a) SiNx: H kattega mitmekristallilise päikesepatarei tüüpiline pilt, (b) SiNx: H kihi variatsioon selle paksuse põhjal.
SiNx: H ei sobi p-tüüpi Si passiveerimiseks ja seetõttu kasutatakse selliseid dielektrikuid nagu Al2O3 rakuarhitektuuri RS passiveerimiseks nagu PERC rakud [8] või n-tüüpi päikesepatareide p-tüüpi kiirgajate jaoks. PERC-päikesepatareide puhul on Al2O3-passiivne kiht kaetud SiNx: H-ga, et kaitsta seda Al-pasta eest põletusprotsessi ajal ning olla ka pika lainepikkuse valguse sisemine reflektor. Al2O3 sadestamiseks on saadaval kaubanduslikud PECVD ja aatomkihi sadestamise (ALD) põhised süsteemid, mille läbilaskevõime on kuni 4800 vahvlit / h [39].
6. Metalliseerimine ja päikesepatareide iseloomustamine
6.1 Siiditrükipõhine metalliseerimine
Päikeseelementide valmistamise viimane töötlusetapp on FS ja RS metalliseerimine, et tõmmata võimsus minimaalsete takistuskaodudega. Ag on n-tüüpi emitteri jaoks hea kontaktmaterjal, samal ajal kui Al on p-tüüpi substraadiga väga hea kontakt. RS-le padjandite printimiseks kasutatakse Ag / Al-pasta kombinatsiooni, et hõlbustada päikesepatareide ühendamist moodulis. Siiditrükk on lihtne, kiire ja pidevalt arenev protsess päikesepatareide metalliseerimiseks.
Siiditrükiprotsessi skemaatiline esitus on toodud joonisel 16. Ekraanidel on emulsiooniga kaetud roostevabast terasest võrk koos avadega vastavalt soovitud metalliseerimismustrile, nagu on näidatud joonisel 17 (a). Metallpasta levib üle ekraani üleujutuse ja kaabitsa liikumise kaudu, mis laseb ekraani mustri põhjal pasta päikesepatareile. Snap-off on ekraani ja päikesepatarei kaugus. Kaabitsa rõhk ja katkestuskaugus on kriitilised parameetrid, mis määravad kleepimise asetuse ja Ag FS sõrmede geomeetria.
Joonis 16. Päikesepatareide metalliseerimise siiditrüki protsessi illustreerimine.
Joonis 17. (a) Sõrmeavaga võrgusemulsiooni ekraan FS Ag printimiseks [40] ja (b) tüüpiline FS metalliseerimismuster.
Tüüpiline pasta, mis on ette nähtud Ag / Al RS padjadele, RS Al ja FS Ag on vastavalt 35 -45mg, 1,1-1,4g ja 100-120mg 6-tollise Al-BSF mitmekristallilise päikesepatarei jaoks. Ag FS illustreeriv muster on toodud joonisel 17 (b). Ag sõrme ava on vähenenud alla 30 μm, samal ajal kui 5 siini riba rakendamine on nüüd üha enam kasutusel. Sellise ekraani parameetri ja hea pasta asetamise korral tuleks Al-BSF päikesepatareide korral saada püsiv FF> 80%, optilise varjutuskaduga&<>
6.2 Metalliseerimispastade kuivatamine ja kiire põletamine
Metalliseerimispastad koosnevad metallipulbrist, lahustitest ja orgaanilistest sideainetest. FS Ag pasta korral sisaldab pasta ka klaasfritti, samal ajal kui söövitab SiNx: H kihti ja puutub kokku n-tüüpi kiirgajaga [41]. Metallpastad kuivatatakse pärast printimist ja lõpuks saadetakse need paagutamiseks läbi kiirelt töötava ahju ja moodustavad RS Al-BSF ja FS Ag kontakti. Sellise kiiresti põletava temperatuuriprofiiliga ahju näide on toodud joonisel 18. FS Ag sõrmega paagutamise protsessi on illustreeritud joonisel 19. Kui päikesepatarei läbib kiirelt ahju, põletatakse orgaanilised sideained, millele järgneb sulamine klaasfritti ja lõpuks n-tüüpi emitteriga kokkupuutuvate Ag kristalliitide moodustumine. Laskeprofiil tuleb häälestada, tuginedes konkreetsetele metalliseerimispastade tüüpidele ja emitteri difusiooniprofiilile. Näiteks võib laskmise tipptemperatuur olla madal, et FS-il head oomilist kontakti ei tekiks, samas kui liiga kõrge temperatuur võib põhjustada Ag difusiooni ristmiku kaudu ja pn-ristmiku manööverdamist. Täieliku mitmekristallilise Al-BSF päikesepatarei pilt on toodud joonisel 20.
Joonis 18. a) Näide küttekoldest metallkontaktide paagutamiseks ja (b) ahju illustreeriv temperatuuriprofiil. Allikas: centrotherm GmbH.
Joonis 19. Laskmisprotsessi illustratsioon. (a) Orgaaniliste sideainete läbipõlemine, (b) SiNx: H söövitava klaasfriti sulamine ja (c) Em kristalli moodustumine emitteri liidesel.
Joonis 20. (a) Tervikliku päikesepatarei FS ja (b) Täieliku päikesepatarei RS.
6.3 Plaadipõhine metalliseerimine esiküljel
Erinevate tegurite maksumus päikesepatareide töötlemisel on aastate jooksul vähenenud, samas kui front Ag panus on endiselt kõige olulisem [42]. Märkimisväärselt palju tööd on tehtud Ag asendamiseks alternatiivse metalliga nagu vask (Cu), mille juhtivuse väärtus on väga lähedane Ag omale ja pakub ka potentsiaalset märkimisväärset kulueeliset [43,44]. Cu-l on Si-s kõrge difusioonivõime ja lahustuvus ning seetõttu ladestub Si-le enne Cu-plaadistamist tõkkekiht nagu nikkel (Ni) [42]. Tavapärasest plaadistamisest tulenev valguse indutseeritud plaadistus (LIP) kasutab valguse fotogalvaanilist efekti soovitud metalli plaadistamiseks ja sellel on tavapärase plaadistamisega võrreldes palju eeliseid [43,44].
Ni-Cu-põhine esikülje metalliseerimine nõuab erinevalt Ag-pastapõhisest metalliseerimisest täiendavat esikülje ARC-mustrite moodustamise sammu ja enamikul juhtudel ka täiendavat Ni-paagutusetappi, et vähendada kontakttakistust ja tagada metallist korstna hea haardumine [42 ]. Ni-Cu-Ag pinnatud virnale tuginevate kaubanduslike DWS-i abil lõigatud mc-Si päikesepatareid on näidatud sõrme laiusega 22μm, kuvasuhe on lähedal 0,5 ja sarnase efektiivsusega kui võrdlusekraaniga trükitud Ag-põhiste päikesepatareide puhul [45 ].
Ag FS pastade pidev täiustamine koos siiditrükiprotsessi lihtsuse, usaldusväärsuse ja suure läbilaskevõimega on teinud Ni-Cu-põhise metalliseerimise raskeks konkureerida Ag-põhise FS-metalliseerimisega. Kuid kõrge päikesepatarei kasuteguriga kontseptsioonid nagu kahetahulised heterosõlmelised päikesepatareid, kus Cu saab otse plaadistada läbipaistvale juhtivale oksiidile, on plaadistamisprotsess lihtsustatud ja nõuab ainult ühte tööriista [39]. Samamoodi võivad kõrge efektiivsusega kontseptsioonid, mis nõuavad vähendatud kogust metalli, sama saavutada plaadistamispõhise metalliseerimise abil [42,46].
6.4 Päikesepatareide IV testimine ja iseloomustamine
Viimane etapp on täielike päikesepatareide IV testimine vastavalt standardsetele katsetingimustele (AM 1,5G, 1000 W / m2) AAA klassi päikesesimulaatoriga. Näide päikesepatareide FS-i sondeerimisest on toodud joonisel 21. IV-testerilt saadud tüüpilised parameetrid on toodud tabelis 3. IV-testritel on palju iseloomustusparameetreid, mis võivad olla abiks päikesepatareide defektide diagnoosimisel. Mõnede defektidega päikesepatarei tüüpiline elektroluminestsents (EL) ja termiline IR-pilt on näidatud joonistel 22 (a) - (c). Ühe ühtlase intensiivsusega hea päikesepatarei EL-pilt on toodud joonisel 22 (a), samas kui päikesepatarei puhul, kus FS-sõrmed pole ühtlaselt trükitud, võib joonisel 22 (b) näha tumedamat kontrasti. Joonis 22 (c ) näitab ühe töötlemisetapi käigus moodustatud lokaliseeritud šundiga päikesepatarei IR-kujutist. Lõpuks sorteeritakse päikesepatareid valitud klassifikatsiooni alusel erinevates tõhususkastides.
Joonis 21. IV mõõtmine FS sondeerimine päikesepatareide iseloomustamiseks.
Parameeter
Kommentaarid
Vokt(V) | Heade mc-Si Al-BSF päikesepatareide väärtus on> 0,635V |
Isc(A) | Heade mc-Si Al-BSF päikesepatareide väärtus on> 9,0 A |
FF (%) | Heade mc-Si Al-BSF päikesepatareide väärtus on> 80% |
Tõhusus (%) | Heade mc-Si Al-BSF päikesepatareide väärtus on> 18,6% |
Vmpp(V) | Vastav pinge maksimaalses võimsuspunktis |
Impp(A) | Vastav vool maksimaalses võimsuspunktis |
Rs(Ω) | Heade mc-Si Al-BSF päikesepatareide väärtus on< 1,5 mΩ |
Rsh(Ω) | Heade mc-Si Al-BSF päikesepatareide väärtus on> 100Ω |
Irev(A) | Pöördvool pingel −12V peaks heade päikesepatareide korral olema< 0,5 A |
FS BB-BB takistus (Ω) | FS-i BB-de vahel mõõdetud takistus |
RS BB-BB takistus (Ω) | RS-i BB-de vahel mõõdetud takistus |
Tabel 3. IV mõõtmise tulemusel saadud päikesepatarei iseloomustamise parameetrid.
Joonis 22. (a) hea päikesepatarei EL-pilt, (b) ebaühtlaselt päikesepatarei EL-kujutis Ag sõrmejälgedes ja (c) päikesepatarei termiline IR-pilt, mis näitab lokaliseeritud šuntide olemasolu.
7. Tulevikutrendid
DWS-st on saanud monokristalliliste vahvlite standard, samas kui eeldatavasti on selle turuosa> 80% aastaks 2022 mitmekristalliliste vahvlite puhul [2]. Eeldatakse, et selleks ajaks on mitmekristalliliste vahvlite SWS järk-järgult kaotatud. DWS-i korral muutuks kerfi kaotus aastaks 2022 ka< 80μm, mis omakorda vähendaks polü-Si tarbimist vahvli kohta alla 15 g. Eeldatavate kontaktide 3BB disain peaks järk-järgult kaotama 2020. aastaks, 5BB disaini osakaal on 50%. Ag-pastade ja ekraanide pideva täiustamisega väheneb FS-i sõrme laius aastaks 2022 30 μm-ni. Märgkemikaalide töötlemise tööriistad on 2018. aastal ületanud 8000 vahvlit / h ja puudutavad 2020. aastaks 9000 vahvlit / h. Termotöötlusseadmed on saavutanud 2018. aastal 5000 vahvli / h läbilaskevõime ja eeldatavasti ületab see 2020. aastaks 7000 vahvlit / h. Metalliseerimise ja IV testimise / sorteerimise sektsiooni eeldatav läbilaskevõime on 2022. aastaks>
Al-BSF-põhine rakutehnoloogia, mille turuosa on&brt; eeldatavasti väheneb 2018. aastal 60%, peaks 2025. aastaks vähenema< 20%="" -ni.="" suurema="" rõhuasetusega="" kõrge="" efektiivsusega="" päikesepatareide="" kontseptsioonidele="" on="" perc-i="" osakaal="" eeldatavasti="" on="" tehnoloogia="" aastaks="" 2022=""> 50%. Mono PERC tootmise efektiivsus on eeldatavasti> 22% aastaks 2022, samas kui mitme PERC puhul peaks see puudutama samal ajal 21%. Oluline aspekt, mis on seotud mitme PERC-ga, on LeTID-põhise probleemi leevendamine, et minimeerida efektiivsuse kadu pärast moodulite paigaldamist väljale. Si HJ-rakud, mille kasutegur on> 22% 2018. aastal, eeldatavasti saavutades 2020. aastaks stabiilse 23% -lise efektiivsuse ja 2022. aastaks umbes 10% -lise turuosa. Kõrge kasuteguriga kahefaasilised elemendid, mille täiendav eelis on päikese koputamine tagaküljelt pärineva kiirguse turuosa on aastaks 2022 eeldatavasti 20%. N-tüüpi tagakontaktiga päikesepatareide kasutegur peaks 2020. aastaks ületama 24%.
8. Järeldused
Si päikesepatareid on küpsenud tootmistehnoloogiate abil muutunud viimaste aastakümnete jooksul taastuvenergia valdkonna oluliseks osaks. P-tüüpi mitmekristallilistest vahvlitest on saanud päikesepatareide tootmise peamine peatuskoht. Suurema efektiivsuse ja vähenevate tootmiskulude korral on ka monokristallilised päikesepatareid saavutanud märkimisväärse osa ning eeldatavasti lähitulevikus konkureerivad nad mitmekristalliliste vahvlitega. Al-BSF standardtehnoloogia puhul on 19 ja 20% muutunud võrdlusmärgiks vastavalt mitmekristalliliste ja monokristalliliste päikesepatareide jaoks. Mono-PERC ja multi-PERC rakud on saavutanud stabiliseeritud efektiivsuse vastavalt 21,5 ja 20%. Lisaks pakub PERC bifatsiaalsete päikesepatareide jaoks ka lihtsamat lähenemisviisi, kui RS-il on täisvõrgu kontakti asemel võrgumuster. Kõrgefektiivsete n-tüüpi ja kahepoolsete päikesepatareide turuosa on< 10%, mis eeldatavasti tulevikus kasvab. Tootmistehnoloogiad on viimastel aastatel märkimisväärselt laagerdunud, läbilaskevõime suurendamiseks on tehtud täiendavaid parandusi.
Tänusõnad
Autorid soovivad tänada RCT Solutions GmbH kolleege, kellelt on osa peatüki sisust võetud. Mehul C.Raval soovib tänada kolleegi Jim Zhou musta räni tekstuurimisega seotud arutelude eest.
