Diskusija saules enerģētikas nozarē, par kuru dominē kristāliskā silīcija (c-Si) tehnoloģija, ir bijis ilgs laiks: monokristālisks, audzēts ar Czochralski metodi, vai Multikristālisks, kas ražots ar virziena cietināšanas palīdzību. Nesen tradicionāli augstāka cena mono ir salīdzināma ar $ / W bāzes, kas uzstādīta uz vairākiem, tādējādi radot būtisku mono tirgus daļas pieaugumu 2016. gadā. Tagad sāk kļūt interesanti izpētīt dažādu veidu mono-c- Si tehnoloģija.
Mono c-Si šūnas var plaši iedalīt divās kategorijās; p-tipa un n-tipa. P-tipa šūnas tiek dopētas ar atomiem, kuriem ir viens mazāk elektronu, kā silīcijs, piemēram, bors, kā rezultātā rodas pozitīvs (p) lādiņš. No otras puses, N-tipa šūnas tiek dopētas ar atomiem, kuriem ir vēl viens elektrons nekā silīcijs, padarot tos negatīvus (n). Lai gan n-tipa šūnas piedāvā lielāku efektivitāti nekā p-tipa šūnas, tās ir dārgākas (Lai, Lee, Lin, Chuang, Li, un Wang, 2016).
Galvenais jautājums, ar ko šūnu ražotāji saskaras, mēģinot pārdot p-tipa c-Si šūnas, ir gaismas izraisīta degradācija (LID). LID ir parādība, kas noved pie p-tipa monokristālu silīcija šūnu nesēja kalpošanas laika pasliktināšanās gaismas iedarbības laikā; mazākuma nesēju dzīves ilgumu ietekmē gaisma, jo šūnā tiek ievadīti lieko nesēju (Walter, Pernau, & Schmidt, 2016). Šūnas efektivitāte nosaka šūnas mazākuma nesēja kalpošanas laiku, kas definēts kā vidējais laiks, ko pārvadātājs var pavadīt ierosinātā stāvoklī pēc elektronu caurumu ģenerēšanas pirms kombinācijas. Šūnas ar īsāku mazākuma nesēju dzīvi parasti būs mazāk efektīvas nekā šūnas ar ilgu kalpošanas laiku.
N-tipa materiāli saules bateriju ražošanas procesā prasa papildu soli, salīdzinot ar saules baterijām, kas izgatavotas uz p-veida substrātiem. Faktiski p-tipa substrātiem ir dažas priekšrocības saules bateriju apstrādē, piemēram, fosfora uztveršanas ērtībai, kas palīdz uzlabot šūnu efektivitāti, īpaši mc-Si vafelēm. Emitenta veidošanās n-veida substrātu gadījumā jāveic ar bora difūzijas procesu, kas prasa augstākas temperatūras, salīdzinot ar fosfora difūziju p-tipa šūnām, kas padara šūnu ražošanas procesu sarežģītāku. Turklāt divu atsevišķu difūzijas soļu (emitents un BSF) process padara to vēl sarežģītāku un dārgāku. Bora difūzijas procesa laikā vēl viens svarīgs jautājums ir dzimušā bagātīgā slāņa (BRL) veidošanās, kas ir labs gettering mērķim, bet pasliktina nesēja kalpošanas laiku. Nesen ir izstrādāta īpaši efektīva metode, kā izņemt BRL bez injekcijas piemaisījumiem.
Ir vairākas saules bateriju struktūras ar lielāku efektivitāti, kas jau ir veiksmīgi īstenotas, izmantojot n-veida substrātus. 1. attēls ilustrē šīs saules šūnu struktūras uz n-veida substrātiem. Iepriekšējās sadaļās īsumā tiks aplūkotas šūnu struktūras, kas konstruētas uz n-veida substrātiem. Šīs šūnu struktūras var iedalīt kategorijās atbilstoši šūnu apstrādei izmantotajām metodēm, un tās ir aprakstītas šādi: (1) priekšējās virsmas lauka (FSF) Al aizmugures emittera šūnas (n + np + šūnas) var būt kontaktpersonas priekšpusē vai pie aizmugurē un parasti ir fosfora izkliedētais FSF; (2) aizmugures virsmas lauka (BSF) priekšējās emittera šūnas (p + nn + šūnas) var būt arī kontaktpersonas gan priekšpusē, gan aizmugurē, un parasti tās satur bora dopētus emitentus ar fosforu saturošu BSF; (3) jonu implantētām emitentu šūnām ir emitents, ko veido jonu implantācijas process, un to var realizēt gan priekšējo, gan aizmugurējo kontaktu shēmās uz n + np + un p + nn + struktūrām; (4) heterojunkcija ar iekšējo plānslāņa (HIT) šūnu struktūru.
1. attēls: N tipa substrāta saules šūnu struktūras