ሦስቱን ዋና ዋና የፒቪ ሴል ቴክኖሎጂዎች መረዳት፡ TOPCon፣ HJT እና ፔሮቭስኪት

መግቢያ

የፀሐይ ፎቶቮልታይክ ቴክኖሎጂ ባለፉት አስር ዓመታት ውስጥ በፍጥነት ተሻሽሏል፣ በርካታ ተወዳዳሪ የሴል አርክቴክቸሮች ውጤታማነትን 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።

የፀሐይ ፒቪ 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።

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

• በተሸካሚ መጓጓዣ ወቅት የመልሶ ማጣመር ኪሳራ ይከሰታል።

• የግንኙነት መቋቋም የቮልቴጅ ውድቀትን ያስከትላል፣ ይህም የግንኙነት ቮልቴጅ ኪሳራ ያስከትላል።

የኤሌክትሪክ ኪሳራዎችን መቀነስ

• ጥሩ ክሪስታል መዋቅር እና ትክክለኛ አይነት ያላቸውን ዋፈር 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 ለመቁረጥ እና የሴል ቅልጥፍናን ለማሳደግ ኢንዱስትሪው የተለያዩ የብርሃን ወጥመድ አቀራረቦችን እና ቴክኖሎጂዎችን አዘጋጅቷል። እነዚህም ነጸብራቅን ለመቀነስ የዋፈሩን የገጽታ ሸካራነት፣ የፊት-ገጽ ፀረ-ነጸብራቅ ሽፋኖች፣ የኋላ-ገጽ አንጸባራቂ ሽፋኖች እና የፍርግርግ መስመር ጥላ አካባቢን መቀነስ ያካትታሉ።

TOPCon

TOPCon፣ እንዲሁም የተላለፈ የግንኙነት 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 ወደ 1% የሚጠጋ ጠንካራ የቅልጥፍና ትርፍ ያገኛሉ።

የTOPCon ሴል የፊት ጎን ከተለመደው N-አይነት ወይም N-PERT ሴል ጋር በመሠረቱ ተመሳሳይ ነው፣ እሱም የቦሮን (p+) አመንጪ፣ የማለፊያ ሽፋን እና ፀረ-ነጸብራቅ ሽፋን ያካትታል። ዋናው ቴክኖሎጂ በኋለኛው የተላለፈ ግንኙነት ላይ ነው፡ የዋፈሩ ጀርባ እጅግ በጣም ቀጭን የኦክሳይድ ሽፋን (1–2 nm) እና በፎስፈረስ የተቀላቀለ ማይክሮ/አሞርፎስ ድብልቅ የሲሊኮን ቀጭን ፊልም ይይዛል። ለሁለት-ፊት 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 ፎስፎረስ (P) የተቀላቀለበት የፖሊሲሊኮን ንክኪ ንብርብር ያካትታል። የP-የተቀላቀለ የፖሊሲሊኮን ንብርብር ኤ-ሲ:ኤችን በማክሪስታላይዝ ወይም ፖሊሲሊኮንን በLPCVD በቀጥታ በማስቀመጥ ሊሰራ ይችላል። TOPCon ከከፍተኛ ብቃት የፀሐይ ሴል ቴክኖሎጂዎች መካከል ተስፋ ሰጪ እጩ ሆኖ ይቆማል።

HJT ሄትሮጁንሽን

ሄትሮጁንሽን ቴክኖሎጂ (HJT) ባለፉት አስር ዓመታት ውስጥ እያደገ የመጣ የፀሐይ ፓነል የማምረት 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 ሲሊከን እና አሞርፎስ ቀጭን ፊልም። እነዚህን ቴክኖሎጂዎች አንድ ላይ መጠቀም ከእያንዳንዳቸው ብቻ የበለጠ ኃይል ያስገኛል፣ ይህም የ25% ወይም ከዚያ በላይ ቅልጥፍና ያስገኛል።

የHJT ሴል መዋቅር

ሞኖክሪስታሊን ዋፈርን እንደ ንጣፍ በመጠቀም፣ የ5–10 nm ውስጣዊ የa-Si:H ፊልም እና ከዚያም የp-አይነት a-Si:H ፊልም በተጸዳው እና በተሸፈነው የዋፈሩ ፊት ላይ በቅደም ተከተል ተቀማጭ ይደረጋሉ፣ ይህም p-n ሄትሮጁንሽን ይፈጥራል። በዋፈሩ ጀርባ ላይ፣ የ5–10 nm ውስጣዊ ፊልም እና የn-አይነት a-Si:H ፊልም ተቀማጭ ይደረጋሉ የኋላ ገጽ መስክ ለመፍጠር። ከዚያም ግልጽ የሆነ ኮንዳክቲቭ ኦክሳይድ ፊልም ተቀማጭ ይደረጋል፣ እና በመጨረሻም የስክሪን ህትመት በሁለቱም ጎኖች አናት 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 ሄትሮጁንሽን 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 4% የፎቶቮልታይክ ቅልጥፍናን ለማሳካት ጥቅም ላይ ውለው ነበር። እ.ኤ.አ. በ2021፣ ነጠላ-መጋጠሚያ ፔሮቭስኪት የፀሐይ ሴሎች (PSC) 25.5% ቅልጥፍና ላይ ደርሰዋል። የፔሮቭስኪት ሴሎች ፈጣን መሻሻል በፒቪ መስክ ውስጥ እየጨመረ ያለውን ኮከብ አድርጓቸዋል እና በአካዳሚክ ዘርፍ ከፍተኛ ፍላጎት አስነስቷል። የአሰራር ዘዴዎቻቸው አሁንም አዲስ በመሆናቸው፣ የፔሮቭስኪትን መሰረታዊ ፊዚክስ እና ኬሚስትሪ የበለጠ ለማጥናት ብዙ እድል አለ።

የፔሮቭስኪት ሴል መዋቅር

እጅግ 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 ማሻሻል 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 የአጓጓዥ ዳግም ውህደት ዕድል እና ከፍተኛ የአጓጓዥ ተንቀሳቃሽነት ያላቸው በመሆናቸው ለፀሐይ ሴሎች ተስማሚ ቁሳቁሶች ያደርጋቸዋል።

የፔሮቭስኪት ፊልም አፈጣጠር ዘዴዎች

የፔሮቭስኪት የፀሐይ ሴሎችን የኃይል ልወጣ ቅልጥፍና ለማሻሻል ቁልፉ የፊልሙን ሞርፎሎጂ ማሻሻል ነው። በቤተ ሙከራ ውስጥ በብዛት ጥቅም ላይ የሚውሉት የፊልም አፈጣጠር ዘዴዎች የአንድ-ደረጃ ወይም የሁለት-ደረጃ ሂደት ማስቀመጫ ናቸው። ለትልቅ ቦታ፣ አነስተኛ ዋጋ ያላቸው የፔሮቭስኪት ፊልሞች ፍላጎት ለማሟላት፣ እንደ ስሎት-ዳይ ኮቲንግ፣ ህትመት እና ስፕሬይንግ ያሉ የማቀነባበሪያ መሳሪያዎች የፔሮቭስኪት የፀሐይ ሴሎችን ለመሥራት ያገለግላሉ።

የፔሮቭስኪት የወደፊት ዕጣ

ወደፊት በፔሮቭስኪት ላይ የሚደረገው ምርምር እንደ ፓሲቬሽን እና የጉድለት ቅነሳ ባሉ ስልቶች አማካኝነት የመገጣጠም ቅነሳ ላይ ያተኩራል፣ እንዲሁም ባለ ሁለት አቅጣጫ ፔሮቭስኪት እና የበለጠ የተመቻቹ የበይነገጽ ቁሶችን በማካተት ውጤታማነትን ማሻሻል ላይ ያተኩራል። የኃይል መሰብሰቢያ ንብርብሮች ውጤታማነትን እና መረጋጋትን ለማሻሻል ከኦርጋኒክ ወደ ኦርጋኒክ ያልሆኑ ቁሶች ሊሸጋገሩ ይችላሉ። መረጋጋትን ማሻሻል እና የአካባቢ ተፅእኖን መቀነስ አሁንም አስፈላጊ ቦታዎች ናቸው።

በሶላር ፒቪ ሴል ምርት ውስጥ የጥራት ቁጥጥር

ክሪስታላይን ሲሊከን ፒቪ ሴሎች በንግድ ሶላር ፓነሎች ውስጥ በጣም የተለመዱ ሴሎች ናቸው፣ ይህም ከአለም አቀፍ የፒቪ ሴል ገበያ ሽያጭ ከ90% በላይ ይሸፍናል።

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

ማጽዳት እና ሸካራማነት መስጠት

ኤችንግ የገጽታ ጉዳት ሽፋንን ያስወግዳል እና ገጽታውን በማቀነባበር ብርሃንን የሚይዝ እና የነጸብራቅ ኪሳራን የሚቀንስ የተቀረጸ መዋቅር ይፈጥራል። የተቀረጸውን ገጽታ ነጸብራቅ መለካት የኤችንግ ሂደቱን ለመቆጣጠር አስፈላጊ ዘዴ ነው።

የስርጭት መጋጠሚያ ምስረታ እና የጠርዝ መነጠል

የሙቀት ስርጭት እና ተመሳሳይ ዘዴዎች በዋፈሩ ላይ የተለየ የኮንዳክቲቭ አይነት የስርጭት ሽፋን ይፈጥራሉ፣ pn መጋጠሚያ ይፈጥራሉ። የተለያዩ የሴል አይነቶች በ pn መጋጠሚያ እና በዋፈሩ መካከል የተወሰነ ውፍረት ያለው የማለፊያ ሽፋን ያስቀምጣሉ፣ ይህም የበለጠ ቀልጣፋ የቀጭን ፊልም የፀሐይ ሴል ለማግኘት ነው። ይህ ሂደት በዋናነት የአናሳ ተሸካሚ የህይወት ዘመን፣ የዋፈር ውፍረት እና የማጣቀሻ ኢንዴክስ 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 ይሠራል። በዚህ ደረጃ ዋና ዋና መለኪያዎች የፀረ-ነጸብራቅ ፊልም 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 ሞጁሎች የሚቀይረው ነው።