መግቢያ

የፀሐይ ፎቶቮልታይክ ቴክኖሎጂ ባለፉት አስር አመታት በፍጥነት ተሻሽሏል፣ በርካታ ተፎካካሪ የሴል አርክቴክቸሮች ቅልጥፍናን ወደ አዲስ ከፍታ እየገፉ ነው። ይህ ጽሑፍ የፀሐይ ሴሎችን መሰረታዊ የስራ መርሆዎች ያብራራል፣ ከዚያም ዛሬ ኢንዱስትሪውን የሚቀርጹትን ሶስት ዋና ዋና የቀጣይ ትውልድ ቴክኖሎጂዎችን ይከፋፍላል፣ እና በሴል ምርት ውስጥ የጥራት ቁጥጥርን በመመልከት ይዘጋል።

የፒቪ ሴሎች እንዴት እንደሚሰሩ

የፀሐይ ሴል ብርሃንን ወደ ኤሌክትሪክ ይቀይረዋል፣ ነገር ግን ሁሉም ገቢ ፎቶኖች እኩል አያበረክቱም። ኃይል የሚጠፋበትን ቦታ መረዳት ወደ ተሻለ ሴሎች ለመገንባት የመጀመሪያው እርምጃ ነው።

• ከባንድጋፕ በታች ያለው ኃይል ያላቸው ፎቶኖች አይዋጡም እና በቀላሉ በሴሉ ውስጥ ያልፋሉ።

• ከባንድጋፕ በላይ ያለው ኃይል ያላቸው ፎቶኖች ይዋጣሉ እና የኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶችን ያመነጫሉ፣ ነገር ግን ከፍተኛ ኃይል ያላቸው ፎቶኖች ትርፍ ኃይል በከፊል እንደ ሙቀት ይጠፋል።

• የተፈጠሩት ተሸካሚዎች ክፍያ መለያየት እና መጓጓዣ በ pn መጋጠሚያ ላይ ኪሳራ ያስከትላሉ።

• በተሸካሚ መጓጓዣ ወቅት የመልሶ ማጣመር ኪሳራዎች ይከሰታሉ።

• የግንኙነት መቋቋም የቮልቴጅ ጠብታ ያስተዋውቃል፣ ይህም የግንኙነት ቮልቴጅ ኪሳራ ያስከትላል።

የኤሌክትሪክ ኪሳራዎችን መቀነስ

• ጥሩ ክሪስታል መዋቅር እና ትክክለኛ አይነት ያላቸውን ዋፈሮች ይምረጡ።

• ተስማሚ የ pn መጋጠሚያ ምስረታ ቴክኒኮችን ያዘጋጁ።

• ተስማሚ የማለፊያ ቴክኒኮችን ያዘጋጁ።

• ምክንያታዊ የብረት ግንኙነት ቴክኒኮችን ይቀበሉ።

• እጅግ በጣም ጥሩ የፊት-ገጽ እና የኋላ-ገጽ መስክ ቴክኖሎጂዎችን ይተግብሩ።

የኦፕቲካል ኪሳራዎችን መቀነስ

የኦፕቲካል ኪሳራዎችን ለመቀነስ እና የሴል ቅልጥፍናን ለማሳደግ ኢንዱስትሪው የተለያዩ የብርሃን ወጥመድ አቀራረቦችን እና ቴክኖሎጂዎችን አዘጋጅቷል። እነዚህም ነጸብራቅን ለመቀነስ የዋፈሩን ወለል ሸካራማነት፣ የፊት ወለል ፀረ-ነጸብራቅ ሽፋኖች፣ የኋላ ወለል አንጸባራቂ ሽፋኖች እና የፍርግርግ መስመር ጥላ አካባቢን መቀነስ ያካትታሉ።

TOPCon

TOPCon፣ እንዲሁም ፓሲቬትድ ኮንታክት ቴክኖሎጂ በመባል የሚታወቀው፣ ከPERC በኋላ እንደ ቀጣዩ ትውልድ የፀሐይ ሴል ቴክኖሎጂ በሰፊው ይታሰባል። እንደ HJT እና IBC ካሉ ሌሎች እምቅ አዳዲስ ቴክኖሎጂዎች ጋር ሲነጻጸር፣ TOPCon ከነባር PERC ወይም PERT መስመሮች በቀጥታ ማሻሻል ይቻላል። በዚህ ምክንያት፣ ነባር የምርት መስመሮቻቸውን ማሻሻል የሚፈልጉ አምራቾች በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ የካፒታል ኢንቨስትመንት ያስፈልጋቸዋል፣ ነገር ግን አሁንም ወደ 1% የሚጠጋ ጠንካራ የቅልጥፍና ትርፍ ያገኛሉ።

የTOPCon ሴል የፊት ጎን በመሠረቱ ከተለመደው N-አይነት ወይም N-PERT ሴል ጋር ተመሳሳይ ነው፣ እሱም ቦሮን (p+) ኢሚተር፣ ፓሲቬሽን ሽፋን እና ፀረ-ነጸብራቅ ሽፋን ያካትታል። ዋናው ቴክኖሎጂ በኋለኛው ፓሲቬትድ ኮንታክት ላይ ነው፡ የዋፈሩ ጀርባ እጅግ በጣም ቀጭን የኦክሳይድ ሽፋን (1–2 nm) እና ፎስፈረስ የተቀላቀለበት ማይክሮ/አሞርፎስ ድብልቅ የሲሊኮን ቀጭን ፊልም ይይዛል። ለሁለት ገጽታ አፕሊኬሽኖች፣ ብረት ማድረግ የሚከናወነው በስክሪን ማተም Ag ወይም Ag-Al ፍርግርጎችን ከፊት እና Ag ፍርግርጎችን ከኋላ በማተም ነው።

Tunnel Oxide Passivated Contact

የዋሻ ኦክሳይድ ፓሲቬትድ ኮንታክት (TOPCon) በቅርብ ጊዜ ውስጥ ከፍተኛ ትኩረት አግኝቷል ምክንያቱም የ25.7% ከፍተኛ የመቀየር ብቃት ያስገኛል። የTOPCon መዋቅር ቀጭን የዋሻ ኦክሳይድ እና በፎስፈረስ (P) የተደባለቀ የፖሊሲሊኮን ንክኪ ንብርብር ያካትታል። የP-የተደባለቀ የፖሊሲሊኮን ንብርብር ኤ-ሲ:ኤችን በማክሪስታላይዝ ወይም ፖሊሲሊኮንን በLPCVD በቀጥታ በማስቀመጥ ሊሰራ ይችላል። TOPCon ከከፍተኛ ብቃት የፀሐይ ሴል ቴክኖሎጂዎች መካከል ተስፋ ሰጪ እጩ ሆኖ ይታያል።

HJT ሄትሮጁንክሽን

ሄትሮጁንክሽን ቴክኖሎጂ (HJT) ባለፉት አስር ዓመታት ውስጥ እያደገ የመጣ የፀሐይ ፓነል የማምረቻ ዘዴ ነው። በአሁኑ ጊዜ ቅልጥፍናን እና የኃይል ውጤትን ወደ ከፍተኛ ደረጃ ለመግፋት በጣም ውጤታማ ከሆኑ ሂደቶች አንዱ ነው፣ ይህም የኢንዱስትሪውን ዋና የPERC ቴክኖሎጂ አፈጻጸም እንኳን ይበልጣል። የHJT ሴሎች ሁለት የተለያዩ ቴክኖሎጂዎችን ወደ አንድ ያጣምራሉ፡ ክሪስታላይን ሲሊኮን እና አሞርፎስ ቀጭን ፊልም። እነዚህን ቴክኖሎጂዎች አንድ ላይ መጠቀም ከሁለቱም በተናጠል ከመጠቀም የበለጠ ኃይል ያስገኛል፣ ይህም ወደ 25% ወይም ከዚያ በላይ የሆነ ቅልጥፍና ያስገኛል።

የHJT ሴል መዋቅር

ሞኖክሪስታሊን ዋፈርን እንደ ንጣፍ በመጠቀም፣ የ5–10 nm ውስጣዊ a-Si:H ፊልም እና ከዚያም የ p-አይነት a-Si:H ፊልም በተጸዳው እና በተሸፈነው የዋፈሩ ፊት ላይ በቅደም ተከተል ተቀምጠዋል፣ ይህም p-n ሄትሮጁንሽን ይፈጥራል። በዋፈሩ ጀርባ ላይ፣ የ5–10 nm ውስጣዊ ፊልም እና የ n-አይነት a-Si:H ፊልም ተቀምጠው የኋላ ገጽ መስክ ይፈጥራሉ። ከዚያም ግልጽ የሆነ ኮንዳክቲቭ ኦክሳይድ ፊልም ይቀመጣል፣ እና በመጨረሻም የስክሪን ህትመት በሁለቱም ጎኖች ላይ የብረት ሰብሳቢ ኤሌክትሮዶችን ይፈጥራል፣ ይህም የተመጣጠነ HJT የፀሐይ ሴል ይገነባል።

የHJT ሴሎች ጥቅሞች

• ተለዋዋጭነት እና መላመድ — ይህ ቴክኖሎጂ በከፍተኛ የአየር ሁኔታ ሁኔታዎች ውስጥ እንኳን እጅግ በጣም ጥሩ የማምረት አቅም እንዲኖረው ተዘጋጅቷል። የHJT ፓነሎች ከተለመዱት ፓነሎች ያነሰ የሙቀት መጠን ቅንጅት አላቸው፣ ይህም ከፍ ባለ የውጭ ሙቀት ውስጥ ከፍተኛ አፈጻጸምን ያረጋግጣል።

• የሚጠበቀው የህይወት ዘመን — በአማካይ፣ ቀጭን ፊልም የፎቶቮልታይክ ሞጁሎች እስከ 25 ዓመታት ሊቆዩ ይችላሉ፣ የHJT ሴሎች ደግሞ ከ30 ዓመታት በላይ በተለምዶ መስራት ይችላሉ።

• ከፍተኛ ብቃት — በአሁኑ ጊዜ በገበያ ላይ ያሉ አብዛኛዎቹ ሄትሮጁንክሽን ፓነሎች ከ19.9% እስከ 21.7% የሚደርስ ቅልጥፍና አላቸው፣ ይህም ከሌሎች የተለመዱ ሞኖክሪስታሊን ሴሎች ትልቅ መሻሻል ነው።

• የወጪ ቁጠባ — በHJT ፓነሎች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለው አሞርፎስ ሲሊከን ወጪ ቆጣቢ የፎቶቮልታይክ ቴክኖሎጂ ነው። ከሌሎች ቴክኖሎጂዎች ጋር ሲነጻጸር፣ ይህ ቀጭን ፊልም የፀሐይ አቀራረብ አጭር የማምረቻ ጊዜ ይጠይቃል። በቀላል ሂደቱ ምክንያት፣ HJT ከአማራጭ መፍትሄዎች የበለጠ ተመጣጣኝ ነው።

ፔሮቭስኪት

እ.ኤ.አ. በ2009፣ የፔሮቭስኪት ቁሶች ለመጀመሪያ ጊዜ የፎቶቮልታይክ ቅልጥፍናን 4% ለማሳካት ጥቅም ላይ ውለው ነበር። እ.ኤ.አ. በ2021፣ ነጠላ-መጋጠሚያ ፔሮቭስኪት የፀሐይ ሴሎች (PSC) የ25.5% ቅልጥፍና ላይ ደርሰዋል። የፔሮቭስኪት ሴሎች ፈጣን መሻሻል በፒቪ መስክ ውስጥ እየጨመረ ያለውን ኮከብ አድርጓቸዋል እና በአካዳሚክ ዘርፍ ከፍተኛ ፍላጎት አስነስቷል። የአሠራር ዘዴዎቻቸው አሁንም አዲስ በመሆናቸው፣ የፔሮቭስኪትን መሠረታዊ ፊዚክስ እና ኬሚስትሪ የበለጠ ለማጥናት ብዙ እድል አለ።

የፔሮቭስኪት ሴል መዋቅር

አብዛኛዎቹ የላቁ የፔሮቭስኪት የፀሐይ ሴል መዋቅሮች በአምስት ክፍሎች ላይ የተመሰረቱ ናቸው፡ ግልጽ የሆነ ኮንዳክቲቭ ኦክሳይድ፣ የኤሌክትሮን ማጓጓዣ ንብርብር (ETL)፣ ፔሮቭስኪት፣ የቀዳዳ ማጓጓዣ ንብርብር (HTL) እና የብረት ኤሌክትሮድ። በእነዚህ የግንኙነት ነጥቦች ላይ ያሉትን የተለያዩ ቁሳቁሶች የኃይል ደረጃዎች እና መስተጋብር መረዳት እና ማመቻቸት አሁንም በንቃት እየተወያየ ያለ በጣም አስደሳች የምርምር ዘርፍ ነው።

CaTiO3

ፔሮቭስኪት በ1839 በሮዝ በኡራል ተራሮች የድንጋይ ማዕድናት ውስጥ የተገኘ እና በሩሲያዊው የጂኦሎጂ ባለሙያ ፔሮቭስኪ ስም የተሰየመ የማዕድን ስም ነው። የፔሮቭስኪት ቁሳቁሶች ዝቅተኛ የማጓጓዣ የመገናኘት እድል እና ከፍተኛ የማጓጓዣ እንቅስቃሴ ያላቸው በመሆናቸው ለፀሐይ ሴሎች ተስማሚ ቁሳቁሶች ያደርጋቸዋል።

የፔሮቭስኪት ፊልም የመፍጠር ዘዴዎች

የፔሮቭስኪት የፀሐይ ሴሎችን የኃይል ልወጣ ቅልጥፍና ለማሻሻል ቁልፉ የፊልሙን ሞርፎሎጂ ማመቻቸት ነው። በቤተ ሙከራ ውስጥ በብዛት ጥቅም ላይ የሚውሉት የፊልም የመፍጠር ዘዴዎች የአንድ-ደረጃ ወይም የሁለት-ደረጃ ሂደት ማስቀመጫ ናቸው። ሰፊ ቦታ ያለው፣ አነስተኛ ዋጋ ያለው የፔሮቭስኪት ፊልሞችን ፍላጎት ለማሟላት፣ እንደ ስሎት-ዳይ ኮቲንግ፣ ህትመት እና ስፕሬይንግ ያሉ የማቀነባበሪያ መሳሪያዎች የፔሮቭስኪት የፀሐይ ሴሎችን ለማምረት ያገለግላሉ።

የፔሮቭስኪት የወደፊት ሁኔታ

የወደፊት የፔሮቭስኪት ምርምር እንደ ፓሲቬሽን እና ጉድለት ቅነሳ ባሉ ስልቶች አማካኝነት ዳግም ውህደትን በመቀነስ ላይ ያተኩራል፣ እንዲሁም ባለ ሁለት አቅጣጫ ፔሮቭስኪት እና የበለጠ የተመቻቹ የበይነገጽ ቁሶችን በማካተት ቅልጥፍናን ያሻሽላል። የኃይል መሰብሰቢያ ንብርብሮች ቅልጥፍናን እና መረጋጋትን ለማሻሻል ከኦርጋኒክ ወደ ኢንኦርጋኒክ ቁሶች ሊሸጋገሩ ይችላሉ። መረጋጋትን ማሻሻል እና የአካባቢ ተፅእኖን መቀነስ አሁንም አስፈላጊ ቦታዎች ናቸው።

በፀሐይ ፒቪ ሴል ምርት ውስጥ የጥራት ቁጥጥር

ክሪስታላይን ሲሊከን ፒቪ ሴሎች ከአለም አቀፍ የፒቪ ሴል ገበያ ሽያጭ ከ90% በላይ የሚሸፍኑ በንግድ የፀሐይ ፓነሎች ውስጥ በጣም የተለመዱ ሴሎች ናቸው።

በላብራቶሪ ውስጥ፣ የክሪስታላይን ሲሊከን ሴሎች የኃይል ልወጣ ቅልጥፍና ለአንድ ክሪስታል ሴሎች ከ25% ይበልጣል እና ለብዙ ክሪስታል ሴሎች ደግሞ 20% ወይም ከዚያ በላይ ይደርሳል። ነገር ግን፣ በኢንዱስትሪ የሚመረቱ የፀሐይ ሞጁሎች በአሁኑ ጊዜ በመደበኛ የሙከራ ሁኔታዎች ውስጥ ከ18%–22% ቅልጥፍና ብቻ ያስመዘግባሉ።

ማጽዳት እና ሸካራማነት መስጠት

ኤችንግ የገጽታ ጉዳት ሽፋንን ያስወግዳል እና ገጽታውን በማሳጠር ብርሃንን የሚይዝ እና የነጸብራቅ ኪሳራን የሚቀንስ የተሸበሸበ መዋቅር ይፈጥራል። የተሸበሸበውን ገጽታ ነጸብራቅ መለካት የማሳጠር ሂደቱን ለመቆጣጠር አስፈላጊ ዘዴ ነው።

የስርጭት መጋጠሚያ ምስረታ እና የጠርዝ መነጠል

የሙቀት ስርጭት እና ተመሳሳይ ዘዴዎች በዋፈሩ ላይ የተለየ የኤሌክትሪክ አይነት ያለው የስርጭት ሽፋን በመፍጠር pn መጋጠሚያ ይፈጥራሉ። የተለያዩ የሴል ዓይነቶች በ pn መጋጠሚያ እና በዋፈሩ መካከል የተወሰነ ውፍረት ያለው የማለፊያ ሽፋን በማስቀመጥ የበለጠ ቀልጣፋ የቀጭን ፊልም የፀሐይ ሴል ያገኛሉ። ይህ ሂደት በዋናነት የአናሳ ተሸካሚ የህይወት ዘመን፣ የዋፈር ውፍረት እና የማጣቀሻ ኢንዴክስን ይቆጣጠራል።

ፀረ-ነጸብራቅ ሽፋን ማስቀመጥ

የብርሃን መሳብን የበለጠ ለማሻሻል በዋፈሩ ገጽ ላይ ፀረ-ነጸብራቅ ፊልም ይተገበራል። በአሁኑ ጊዜ ኢንዱስትሪው በዋፈሩ ላይ ቀጭን ፊልም ለማስቀመጥ ፕላዝማ የተሻሻለ የኬሚካል ትነት ማስቀመጫ (PECVD) ይጠቀማል፣ ይህም በተመሳሳይ ጊዜ እንደ ማለፊያ ሽፋን ያገለግላል። በዚህ ደረጃ ዋና ዋና መለኪያዎች የፀረ-ነጸብራቅ ፊልሙ ማስተላለፊያ እና የሉህ ተቃውሞ ወጥነት ናቸው።

ኤሌክትሮድ ማምረት

የፍርግርግ መስመር ኤሌክትሮዶች በሴሉ ፊት ላይ በስክሪን ታትመዋል፣ የኋላ ወለል መስክ እና የኋላ ኤሌክትሮድ ደግሞ በኋላ በኩል ታትመው ይደርቃሉ እና ይጋገራሉ። በዚህ ሂደት ውስጥ የሙቀት መቆጣጠሪያ፣ የአሰላለፍ ትክክለኛነት እና የፍርግርግ መስመሮች ቁመት እና ስፋት ጥምርታ አስፈላጊ የክትትል አመልካቾች ናቸው።

የOoitech እይታ

ooitech ያምናል፡ TOPCon፣ HJT እና perovskite እያንዳንዳቸው የፀሐይ ሴል ቅልጥፍናን በራሳቸው መንገድ ያሳድጋሉ፣ እና ጥብቅ የምርት ጥራት ቁጥጥር እነዚህን ቴክኖሎጂዎች ወደ አስተማማኝ እና ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው ሞጁሎች የሚቀይረው ነው።