Avots: www.intechopen.com/books/solar-cells/industrial-silicon-solar-cells
Autori Mehuls C. Ravals un Sukumars Madugula Redijs
Iesniegts: 2018. gada 4. oktobris Pārskatīts: 2019. gada 29. janvāris Publicēts: 2019. gada 15. maijs
DOI: 10.5772 / intechopen.84817
Abstrakts
Nodaļa iepazīstinās ar silīcija saules bateriju ražošanas tehnoloģijām ar pašreizējo statusu. Tiks apspriestas un salīdzinātas komerciālas p tipa un augstas efektivitātes n tipa saules bateriju struktūras, lai lasītājs varētu gūt priekšroku rūpnieciskajās saules baterijās. Tiek sniegts īss pārskats par dažādiem procesa posmiem no teksturēšanas līdz sietspiedes metalizācijai. Monokristālisko un daudzkristālisko silīcija plāksnīšu teksturēšanas procesi ir pārskatīti ar jaunākajiem procesiem. Tika parādīts difūzijas un pretreflektora pārklājuma nogulsnēšanas termisko procesu pārskats. Labi iedibinātais sietspiedes process saules elementu metalizācijai tiek ieviests ar ātru apdedzināšanas soli kontaktu saķepināšanai. Tiek ieviesta saules bateriju IV testēšana ar dažādiem parametriem saules šūnu raksturošanai. Tiek apspriesti arī jaunākie notikumi dažādos procesos un iekārtu ražošanā, kā arī paredzamās nākotnes tendences.
Atslēgvārdi
silīcijs
saules baterijas
ražošana
daudzkristālisks
monokristālisks
teksturēšana
1. Ievads
Fotoelementi ir svarīgs atjaunojamās enerģijas avots, kas strauji pieaudzis no 8 GW 2007. gadā līdz 400 GW 2017. gadā [1]. Līdz ar pieaugošo pieprasījumu arī PV sistēmas izmaksas ir ievērojami samazinājušās no 35,7 $ / Wpin 1980 līdz 0,34 $ / Wpin 2017, paātrinot tās pieņemšanu [2]. Silīcijs (Si), kas ir svarīgs mikroelektronikas nozares materiāls, kopš 1950. gadiem ir bijis arī plaši izmantots saules bateriju materiāls ar tirgus daļu&90% [2]. Nodaļā tiks iepazīstināti ar tipiskiem komerciālo silīcija saules bateriju ražošanas posmiem. Īsa saules bateriju vēsture un silīcija substrātu veida pārskats, kā arī atšķirīgā saules elementu arhitektūra tiks ieviesta 2. un 3. sadaļā. Pēc tam ražošanā izmantotās mitras ķīmijas un augstas temperatūras pakāpes tiks aprakstītas sadaļās 4. un 5. 6. sadaļā tiks apspriests metalizācijas process, kā arī tipiski raksturojošie parametri komerciālām saules baterijām. Visbeidzot, nākotnes ceļvedis un paredzamās tendences tiks apspriestas noslēguma sadaļā.
2. Saules elementu evolūcija
“Fotoelektriskais efekts” burtiski nozīmē sprieguma ģenerēšanu, pakļaujoties gaismai. Pirmo reizi fenomenu 1839. gadā uz elektroķīmiskās šūnas novēroja franču fiziķis Edmunds Bekerels, savukārt britu zinātnieki WGAdams un REDay to novēroja cietvielu stāvoklī, kas izgatavots no selēna 1876. gadā [3]. Kopš 20. gadsimta 50. gadiem komerciālo saules bateriju veiktspēja strauji attīstījās no< 1%="" līdz=""> 23% [2], un silīcijs ir bijis fotoelektriskās rūpniecības “darba zirgs” kopš tā laika. pēc tam. Silīcija saules bateriju attīstība ir parādīta 1. attēlā.
1. attēls. Silīcija saules bateriju attīstība. a) 1941. gads: Saules šūna, par kuru ziņots ar ieaugušu krustojumu, ķīmiski strukturēta virsma [3].
Pirmie silīcija saules elementi, ko 1940. gados demonstrēja Rasels Ohls no Bell Laboratories, balstījās uz dabiskiem savienojumiem, kas izveidojušies no piemaisījumu segregācijas pārkristalizācijas procesā [3]. Šūnu efektivitāte bija&1%, jo trūkst kontroles par krustojuma vietu un silīcija materiāla kvalitāti. Kopš tā laika Ohl dotā nomenklatūra reģionu nosaukšanai (p-type: puse, kas ir apgaismojums, un n-type: otra puse) tiek izmantota saules elementu nosaukšanas konvencijām.
1950. gados silīcijā esošo piedevu augstas temperatūras difūzijas procesā notika strauja attīstība. Bell Laboratories personāls, Fullers un Čaplins demonstrēja 4,5% efektīvu saules bateriju ar litija bāzes dopingu, kas ar bora difūziju uzlabojās līdz 6%. Saules baterijai bija “aptinuma” struktūra (1. b) attēls) ar abiem kontaktiem aizmugurē, lai izvairītos no ēnojuma zudumiem, bet aptīšanas struktūras dēļ radīja lielākus pretestības zudumus. Līdz 1960. gadam šūnu struktūra attīstījās, kā parādīts1. attēls (c). Tā kā pieteikums bija paredzēts kosmosa izpētei, tika izmantots augstas pretestības substrāts 10Ω cm, lai būtu maksimāla starojuma pretestība. Abās pusēs tika izmantoti iztvaicēti vakuuma kontakti, bet silīcija monoksīda pārklājums tika izmantots kā pretatstarojošais pārklājums (ARC) priekšpusē (FS) [3].
1970. gadu sākumā tika atklāts, ka alumīnija saķepināšana aizmugurē uzlaboja šūnu darbību, izveidojot stipri piedevētu saskarni, kas pazīstama kā “aizmugures virsmas lauks (Al-BSF)”, un uzlabojot piemaisījumus [3]. Al-BSF samazina nesēju rekombināciju aizmugurē un tādējādi uzlabo spriegumu un garenviļņu spektrālo reakciju. Smalkāku un cieši izvietotu pirkstu ieviešana samazināja prasību par krustojuma dopingu un novērsa mirušo slāni. Titāna dioksīda (TiOx), un tā biezums tika izvēlēts, lai mazinātu atstarošanu īsākiem viļņu garumiem, un saules elementiem piešķīra violetu izskatu. Turpmāki uzlabojumi tika veikti, veicot vafeļu tekstūru, izmantojot (100) vafeļu anizotropu kodināšanu, lai atklātu (111) virsmas. Teksturēšana ļāva uzlabot gaismas notveršanu un piešķīra šūnām tumšu samta izskatu. Uzlabotā šūnu arhitektūra ir parādīta1. attēls (d). 1976. gadā Ritners un Ārndts demonstrēja sauszemes saules baterijas, kuru efektivitāte tuvojās 17%3].
Pasivētā izstarojošā saules baterija (PESC) 1984. – 1986. Gadā sasniedza 20% efektivitātes atskaites punktu. Metāla / silīcija kontakta laukums PESC šūnās bija tikai 0,3%, savukārt ZnS / MgF dubultā slāņa ARC2tika izmantots abās šūnu struktūrās. 1994. gadā tika pierādīta pasivētā emitētāja aizmugurējā lokāli izkliedētā (PERL) šūna ar efektivitāti 24% [3]. Salīdzinot ar PESC šūnu, PERL šūnā bija apgrieztas piramīdas uz FS, lai abās pusēs labāk notvertu gaismu un noturētu oksīdu. Oksīda pasivācijas slānis aizmugurē arī uzlaboja garā viļņa iekšējo atstarojumu un līdz ar to spektra reakciju.
Papildus jaunajām saules bateriju arhitektūrām ražošanas jomā pastāvīgi attīstījusies arī palielināta caurlaidspēja, uzlaboti procesa posmi un samazinātas izmaksas. Īss pārskats par Si substrātu un dažāda veida saules bateriju ražošanu ir sniegts nākamajā sadaļā.
3. Komerciālas silīcija saules bateriju tehnoloģijas
Si ir otrs bagātākais materiāls uz zemes aiz skābekļa un ir plaši izmantots pusvadītāju rūpniecībā. Metalurģiskās kvalitātes silīciju (Mg-Si) ar 98% tīrību iegūst, karsu (SiO2) karsējot ar oglekli augstās temperatūrās no 1500 līdz 2000 [4]. Mg-Si tālāk attīra, lai iegūtu saules enerģijas silīcija gabalus ar 99,99% tīrību. Pēc tam rafinētie saules pakāpes Si gabali tiek tālāk apstrādāti, lai iegūtu Si lietņu monokristāliskas un daudzkristāliskas formas, kas ir liela silīcija masa. Monokristāliskā Si atomi visā materiālā ir sakārtoti vienā kristāla orientācijā. Saules baterijām priekšroka dodama (100) orientācijai, jo to var viegli strukturēt, lai samazinātu virsmas atstarojumu [5]. Daudzkristāliskajam Si, kā norāda nosaukums, ir vairāki Si materiāla graudi ar dažādu orientāciju, atšķirībā no monokristāliskajiem substrātiem. Monokristāliskajam materiālam ir lielāks mazākuma nesēja kalpošanas laiks, salīdzinot ar daudzkristālisko Si, un līdz ar to lielāka saules elementu efektivitāte attiecīgajai saules bateriju tehnoloģijai.
Czochralski (Cz) metode monokristālisku Si lietņu izgatavošanai ir parādīta 2. (a) attēlā. Augstas tīrības pakāpes kausēts silīcijs ar piedevu tiek turēts virs kušanas temperatūras, un pēc tam sēklas kristālu velk ļoti lēni, lai iegūtu lietni, kura diametrs ir pat 300 mm un garums 2 m [6]. Izkausēto silīciju var leģēt ar p vai n veida piedevām, lai iegūtu noteikta veida monokristālisko Si lietni līdz 200 kg [2]. No lietņiem sazāģētajām vafelēm ir apaļas malas, tāpēc formu sauc par “psuedo kvadrātu”. Daudzkristāliskus silīcija lietņus ražo, izkausējot augstas tīrības pakāpes Si un kristalizējot tos lielajā tīģelī ar virziena sacietēšanas procesu [7], kā parādīts 2. b) attēlā. Procesam nav atskaites kristāla orientācijas, piemēram, Cz procesam, un tādējādi tas veido dažādas orientācijas silīcija materiālu. Pašlaik daudzkristālisko Si lietņu svars ir> 800 kg [2], kurus pēc tam sagriež ķieģeļos, un vafeles tiek zāģētas tālāk.
Pašreizējais monokristālisko un daudzkristālisko plātņu lielums saules elementu ražošanai ir 6 collas × 6 collas. Monokristālisko plātņu laukums pseidokvadrāta formas dēļ būs nedaudz mazāks. Visplašāk izmantotais pamatmateriāls saules bateriju ražošanai ir pora Si tipa substrāti ar bora piedevām. N tipa Si substrāti, ko izmanto arī augstas efektivitātes saules bateriju ražošanai, taču tiem ir papildu tehniskas problēmas, piemēram, vienmērīga dopinga iegūšana gar lietni, salīdzinot ar p tipa substrātiem.
2. attēls. Monokristālisko lietņu un (b) virziena sacietēšanas procesa ilustrācija daudzkristāliskiem lietņiem.
Plaša dažādu veidu saules bateriju klasifikācija kopā ar efektivitātes diapazoniem parādīta 3. attēlā. Standarta alumīnija aizmugures virsmas lauka (Al-BSF) tehnoloģija ir viena no visbiežāk izmantotajām saules bateriju tehnoloģijām, ņemot vērā tās salīdzinoši vienkāršo ražošanas procesu. Tas ir balstīts uz pilnu aizmugures (RS) Al nogulsnēšanos, izmantojot sietspiedes procesu, un ap + BSF veidošanos, kas palīdz atvairīt elektronus no p veida substrāta aizmugures un uzlabot šūnu darbību. Al-BSF saules bateriju ražošanas plūsma parādīta 4. attēlā. Tirdzniecības saules bateriju standarta konstrukcija ir ar režģa FS un pilna laukuma RS kontaktiem.
3. attēls. Dažādu veidu saules bateriju plaša klasifikācija.
4. attēls. Al-BSF saules bateriju ražošanas plūsma.
Pasīvā emitētāja aizmugurējā kontakta (PERC) saules baterija uzlabo Al-BSF arhitektūru, pievienojot aizmugures pasivācijas slāni, lai uzlabotu aizmugures pasivāciju un iekšējo atstarošanu. Alumīnija oksīds ir piemērots materiāls RS pasivēšanai ar vidējo saules bateriju efektivitāti, kas ir gandrīz 21%, kas iegūts ražošanā [8]. Esošo Al-BSF saules bateriju līniju var uzlabot PERC procesam ar diviem papildu rīkiem (RS pasivācijas slāņa nogulsnēšana un lāzers lokālai kontaktu atvēršanai RS).
Atlikušās trīs šūnu arhitektūras galvenokārt ir augstākas efektivitātes tehnoloģijas, kuru pamatā ir n-veida Si substrāti. A-Si heterojunction saules baterijai ir n-Si Si substrāta FS un RS a-Si slāņi, veidojot “heterojunkcijas”, atšķirībā no parastās augstas temperatūras difūzijas bāzes krustojuma. Šāda tehnoloģija ļauj apstrādāt zemākā temperatūrā, bet ir ļoti jutīga pret virsmas saskarņu kvalitāti. a-Si bāzes heterosavienojuma saules bateriju komerciāli ražoja Sanyo Electric, kuru tagad pārņem Panasonic [9]. Interdigitated back contact (IBC) saules elementu konstrukcijā abi kontakti atrodas aizmugurē, novēršot FS kontaktu ēnojuma zudumus. Parasti IBC saules baterijām krustojums atradīsies arī aizmugurē. Viens no agrīnajiem augstas efektivitātes n tipa IBC saules bateriju ražotājiem ir SunPower Corporation [10]. Bifaciālās šūnas, kā norāda nosaukums, var uztvert gaismu no abām Saules šūnu pusēm. Tas nozīmē, ka aizmugurē ir arī režģveida kontakti, kas ļauj savākt gaismu. Bifaciālās tehnoloģijas piemērs ir BiSON saules baterija, ko izstrādājusi un komercializējusi ISC, Konstanz [11]. Jāatzīmē, ka norādītā klasifikācija nav pilnīgs dažādu citu veidu saules bateriju arhitektūru saraksts, kas atrodas R& D fāzē, tuvu komercializācijai vai jau tiek ražoti. Nākamās sadaļas sniegs pārskatu par procesa posmiem Al-BSF saules bateriju ražošanā.
4. Mitrās ķīmijas procesi saules elementu ražošanai
Apstrāde, kuras pamatā ir mitra ķīmija, ir svarīgs solis saules elementu apstrādē zāģa bojājumu noņemšanai (SDR) grieztajām vafelēm, virsmas strukturēšanai, lai palielinātu ienākošā saules starojuma absorbciju un malu izolāciju pēc difūzijas procesa. Kā jau tika apspriests iepriekšējā sadaļā, saules bateriju ražošanai galvenokārt tiek izmantotas monokristāliskas un daudzkristāliskas silīcija plāksnes. Uz mitrās ķīmijas bāzes apstrāde attiecīgajiem vafeļu veidiem tiks apspriesta iepriekš.
4.1. Monokristālisko silīcija plāksnīšu teksturēšana
Kā norādīts 2. sadaļā, saules bateriju izstrāde sākās galvenokārt ar monokristāliskām plāksnēm, un tāpēc tika izmantotas labi izveidotas metodes no mikroelektronikas jomas. Sārmainu anizotropu kodināšanu, pamatojoties uz KOH / NaOH, izmanto monokristālisko plātņu piramīdveida teksturēšanai. Izgrieztā monokristāliskā plātnes vidējā svērtā atstarošanas spēja ir> 30% (virs viļņa garuma 300–1200 nm), kas pēc teksturēšanas procesa samazinās līdz 11–12%. Tipiska sārmainas strukturētas virsmas morfoloģija ir parādīta 5. attēlā. Anizotropais kodināšanas šķīdums kodina vafeļu (100) virsmu, lai atklātu (111) virsmas, kurām ir lielāks silīcija atomu blīvums un līdz ar to lēnāks kodināšanas ātrums salīdzinājumā ar ( 100) sejas. Tā rezultātā veidojas nejaušas piramīdas struktūras, kas veido 54,7 ° leņķi attiecībā pret vafeļu virsmu.
5. attēls. Sārmainas strukturētas monokristāliskas vafeles tipiska virsmas morfoloģija.
Tipiski sārmainās teksturēšanas procesa parametri ir parādīti 1. tabulā. Jāatzīmē, ka dažādu parametru vērtības ir orientējošas un nav uzskatāmas par absolūtām, jo tirgū ir dažādi piedevu ražotāji. Izopropilspirts (IPA) sākotnēji tika izmantots kā piedeva teksturēšanas šķīdumā, kas nav iesaistīts kodināšanas reakcijā, bet darbojas kā mitrinošs līdzeklis, lai uzlabotu teksturēšanas procesa viendabīgumu, novēršot H2 burbuļu (reakcijas laikā radušos) pielipšanu silīcija virsma [12]. Tomēr līdz 2010. gadam IPA pakāpeniski tika aizstāta ar alternatīvām piedevām tādu trūkumu dēļ kā nestabila koncentrācija, jo vannas temperatūra ir tuvu IPA viršanas temperatūrai (82,4 ° C), augstām izmaksām, lielam patēriņam, veselībai bīstamībai un sprādzienbīstamībai [12]. Daudzas grupas ir publicējušas izstrādes darbu, lai aizstātu IPA ar alternatīvām piedevām, lai pārvarētu IPA trūkumus, palielinātu procesa logu un samazinātu virsmas atstarošanas spēju [12,13,14,15,16]. Piedevas arī samazina apstrādes laiku līdz< 10="" minūtes="" un="" palielina="" vannas="" dzīves="" ilgumu="" līdz=""> 100 gājieniem.
Process
KOH / IPA
KOH / piedeva
KOH (%) | 3 | & lt; 3 |
IPA (%) | 6 | — |
Piedeva (%) | — | & 2; |
Procesa temperatūra [° C] | & gt; 80 | 70–100 |
Piramīdas izmērs [μm] | 5–12 | 2–7 |
Procesa laiks [min] | 30–40 | 5–10 |
Organiskais saturs [masas%] | 4–10 | & l. 1,0 |
Viršanas temperatūra [° C] | 83 | & gt; 100 |
Vannas mūžs | & lt; 15 | & gt; 100 |
1. tabula. Procesa parametri monokristālisko plātņu sārmainās teksturēšanas uz IPA bāzes un piedevām.
Monokristālisko plātņu teksturēšanas process parasti tiek veikts “partijā”, kas nozīmē, ka plāksnes tiek ielādētas nesējā ar spraugām, lai noturētu plātnes (100 spraugas nesējā), un pēc tam partija tiek secīgi apstrādāta vannās. teksturēšana, tīrīšana, apstrādes posmi organisko atlikumu un metāla piesārņojuma noņemšanai un apstrādāto plātņu žāvēšana. Nesēji parasti ir pārklāti ar PVDF, kam ir ļoti laba izturība pret dažādām ķīmiskām vielām, nodilumu un mehānisku nodilumu. Tipisks monokristālisko plātņu apstrādes nesējs ir parādīts 6. attēlā. Partijas teksturēšanas rīkam katram solim ir paredzētas vannas ar vannā izmantoto ķīmisko vielu dozēšanas tvertnēm. Šis rīks vienlaikus apstrādā daudzus nesējus un vienlaikus var apstrādāt četrus nesējus, un tas var sasniegt> 6000 vafeles / h.
6. attēls. Plātņu iekraušana partijas rīkā. Avots: RCT solutions GmbH.
4.2. Daudzkristālisku silīcija plāksnīšu teksturēšana
Daudzkristāliskās plāksnes piedāvā izmaksu priekšrocības salīdzinājumā ar monokristāliskajām vafelēm, un tāpēc tās ir pieņemtas plašāk. Tomēr sārmainā ķīmija, ko izmanto monokristālisko plātņu teksturēšanai, daudzkristāliskām plātnēm nedarbojas dažādu graudu orientāciju dēļ. Tika izstrādāta alternatīva skāba ķīmija, kuras pamatā ir HF un HNO3, lai vienlaikus noņemtu zāģa bojājumus un daudzkristālisko plātņu struktūru [17,18]. Skābā šķīduma bāzes teksturēšana darbojas temperatūrā, kas zemāka par istabas temperatūru, un tādējādi samazina reakcijas gāzu emisijas, maz siltuma, palielina kodināšanas šķīduma stabilitāti un labāk kontrolē kodināšanas ātrumu [18]. Daudzkristālisko plātņu sārmainās un skābās teksturēšanas procesu salīdzinājums parādīts 7. attēlā.
7. attēls. Sārmainā un skābā teksturēšanas salīdzinājums daudzkristāliskām vafelēm. Salīdzinājumam tiek parādītas arī atstarošanas līknes pēc SiNx: H nogulsnēšanās [17].
Daudzkristālisko vafeļu skābo teksturēšanas procesu var veikt ievērojami īsākā laikā, salīdzinot ar sārmainā teksturēšanas procesu, un tādējādi to var īstenot “inline” konfigurācijā, kur vafeles izlaiž caur veltņiem, kas iegremdēti kodināšanas vannā. Iekšējā procesa reprezentatīvs attēls kopā ar tipisko skābo teksturēšanas procesu ir parādīts 8. attēlā. Piecu joslu konfigurācijai inline rīka caurlaidspēja var būt līdz 4000 vafelēm / h. Ir svarīgi atzīmēt, ka kodināšanas šķīdumā vafeles virsma, kas vērsta uz leju, ir labāk strukturēta nekā augšējā puse un tā ir “saulainā puse” turpmākai apstrādei. Skābās teksturēšanas process noved pie porainā silīcija veidošanās uz teksturētās virsmas, kas absorbē gaismu un arī palielina virsmas rekombināciju [18]. Tādējādi porainais silīcijs tiek noņemts, izmantojot atšķaidītu sārma šķīdumu. Pēc tam tiek veikta skāba tīrīšana (HF + HCl), lai noņemtu oksīdu un metāla piesārņojumu no vafeļu virsmām.
8. attēls. (A) Reprezentatīvs iekšējais process ar piecām joslām un (b) skāba teksturēšanas procesa plūsma daudzkristāliskām vafelēm.
Ir svarīgi atzīmēt, ka iepriekš apspriestais skābās teksturēšanas process ir piemērots daudzkristāliskām vafelēm ar vircas stieples zāģētām (SWS). Dažu pēdējo gadu laikā dimanta stiepļu zāģēšanas (DWS) process procesu un ekonomisko priekšrocību dēļ ir aizstājis vircas un stieples griešanu [19]. SWS daudzkristālisko plātņu zāģa bojājums ir lielāks nekā DWS plātnēm, kurām ir dziļas taisnas rievas un daudz vienmērīgāka virsma nekā vircas stieples zāģētajām plātnēm [19]. Zobu bojājumiem SWS vafelēm ir svarīga loma teksturēšanas procesa uzsākšanā, kas nenotiek DWS vafelēm.
Ir ierosinātas dažādas metodes DWS daudzkristālisko plātņu strukturēšanai, un tās ir apkopotas 2. tabulā [20]. Pielāgojot dažādas metodes, var iegūt gandrīz 0% atstarošanas spēju, tāpēc DWS daudzkristālisko plātņu teksturēšanas procesā ir izmantots termins “melnais silīcijs”. RIE bija pirmā melnā silīcija iegūšanas metode, un reakcijai ar Si un tādām gāzēm kā Cl2 un O2 reakcijas pasivēšanai un ierobežošanai izmanto sēra heksaflourīdu (SF6) [20]. Nesen ar RIE balstītu teksturēšanas procesu ir pierādīti komerciāli daudzu PERC saules bateriju elementi ar vidējo efektivitāti 21,3% [21]. Tomēr, tā kā RIE ir uz vakuumu balstīts process, caurlaide ir maza, salīdzinot ar tipisku iekšējo procesu, kā arī nepieciešama papildu pirmapstrāde un pēcapstrāde, lai attiecīgi noņemtu zāģa bojājumus un jonu bombardēšanas radītos bojājumus. Komerciālā rīkā ir ieviests RIE metodes variants, kuram nav nepieciešams vakuums vai plazma [22].
Metode
Reaģenti
Maska
Katalizators
Minimālā atstarošanas spēja (%)
Reaktīvā jonu kodināšana (RIE) | SF6/O2, SF6/ Cl2/O2, SF6/O2/ CH4 | Nav | Nav | 4.0 |
Iegremdējot plazmas jonus (PIII) | SF6/O2 | Nav | Nav | 1.8 |
Apstarošana ar lāzeru | CCl4, C2Cl3F3, SF6, Cl2, N2, gaiss | Nav | Nav | 2.5 |
Plazmas kodināšana | SF6 | Ag nano daļiņas | Nav | 4.2 |
Metāla kodināšana (MACE) | AgNO3/ HF / HNO3 | Nav | Ag, Au | 0.3 |
Elektroķīmiskā kodināšana | HF, EtOH, H2O | Nav | Nav | &; 5.0 |
2. tabula. Dažādas metodes dimanta stiepļu zāģētu daudzkristālisku plātņu teksturēšanai [20].
Viena no pieejām DWS daudzkristālisko plātņu teksturēšanai ir pašreizējās skābās tekstūras bāzes ķīmijas uzlabošana ar piedevām [23,24,25]. Šādai pieejai var būt zemāka COO, salīdzinot ar MACE balstīto pieeju [23]. Ir pierādīts, ka šādas uz piedevām balstītas pieejas atspoguļojums ir līdzīgs parastajam izotekstūras šķīdumam ar saules bateriju efektivitāti 18,7% attiecībā uz struktūru Al-BSF [24].
MACE bāzes teksturēšana ir līdzīga parastajai skābās kodināšanas metodei ar papildu katalītiskā metāla nogulsnēšanās posmu. Procesa plūsma sastāv no SDR, metāla katalizatora nogulsnēšanās, ķīmiskā kodināšanas un pēcapstrādes. Efektivitāte 19,2% apmērā tika iegūta komerciālām vairāku Al-BSF šūnām, izmantojot sērijveida MACE teksturēšanas procesu [26]. Ir pierādīts uz līniju balstīts MACE balstīts komerciāls rīks ar iespēju pielāgot atstarojumu 12–23% diapazonā un iegūt vidējo efektivitāti Al-BSF un PERC struktūrai attiecīgi 18,8 un 20,2% [27]. Teksturētas virsmas reprezentatīvi attēli, kuru pamatā ir MACE process, ir parādīti 9. attēlā. Iekšējā MACE procesa īpašumtiesību izmaksas (CoO) ir potenciāli zemākas, salīdzinot ar MACE sērijveida procesu ar iespēju to vēl vairāk samazināt, pārstrādājot Ag no teksturēšanas vannas [27].
9. attēls. MACE teksturētas DWS multiplātnes, (a) virsma ar Ravg=12% un (b) virsma ar Ravg=22% [27].
4.3. Mitrās ķīmijas bāzes izolācija
Emitētāja apgabals saules šūnā ir izgatavots ar augstas temperatūras difūzijas procesu (par to tiks runāts turpmākajās sadaļās). Difūzijas procesā fosfora silikāta stikls (PSG) tiek nogulsnēts uz plāksnītes, kas jānoņem pirms ARC slāņa nogulsnēšanās. Kā parādīts 10. attēlā, pēc difūzijas posma n-veida reģions atrodas arī vafeļu malās un aizmugurē. N veida slānis malās un aizmugurē īssavienos izstarotāju ar pamatnes substrātu, tāpēc ir svarīgi šos reģionus iegravēt un izolēt FS izstarotāju no pamatnes, kā parādīts 10. (c) attēlā.
10. attēls. Silīcija plāksnīšu apstrāde pēc difūzijas un malu izolēšanas
Malu izolācijas procesu var veikt inline veidā, līdzīgi teksturēšanas procesam, kas tika apspriests iepriekšējā sadaļā. Izņēmums šajā gadījumā ir tas, ka ķīmiskajai vielai vajadzētu kodināt tikai aizmuguri un malas, bez mijiedarbības ar FS. Malu izolācijas procesa reprezentatīvs attēls ir parādīts 11. attēlā. Ir svarīgi atzīmēt, ka veltņi atrodas tikai apakšējā pusē, lai izvairītos no kodināšanas šķīduma saskares ar priekšējo pusi. Turpmākās darbības pēc RS kodināšanas ir līdzīgas tām, kas ietvertas teksturēšanas mašīnā.
11. attēls. Saules elementa reprezentatīvs attēls malējā izolācijas vannā.
5. Termiskie procesi saules elementu ražošanai
Augstas temperatūras procesi ir būtiska saules bateriju ražošanas sastāvdaļa. Šādu procesu piemēri ir pn savienojuma veidošana difūzijas ceļā, sietspiedes kontaktu apdedzināšana, virsmas pasivēšanas slāņu aktivizēšana vai procesa izraisītu defektu atlaidināšana. Sadaļā ieskats emitera difūzijas procesa un plazmas pastiprinātas ķīmiskās tvaiku nogulsnēšanās (PECVD) fizikā.
5.1. Emitera difūzija
Emitera difūzija ir viens no izšķirošajiem siltuma posmiem rūpnieciskajā saules bateriju ražošanā. Kristālisko p tipa silīcija saules bateriju n tipa izstarotāju veido fosfora (P) difūzija. Difūzijas procesā Si vafeles nosūta krāsnī un 800–900 ° C temperatūrā pakļauj fosforilhlorīdam (POCl3) un O2, kā rezultātā PSG nogulsnējas uz Si vafeļu virsmām. Šo soli sauc par iepriekšēju nogulsnēšanos, kur PSG [28] darbojas kā fosfora (P) piedevu avots, lai difundētu Si vafelē. Nākamais solis ir iedzīšana, kur tiek atvienota piedevu gāzu padeve un P no PSG slāņa difundē tālāk Si vafelē. Hannes etal. [29] ilustrē optimālo procesa iespējamību fotoelementu vajadzībām, jāņem vērā trīs dažādi efekti. Pirmkārt, P difūzija no PSG un tā klātbūtne elektriski aktīvos un neaktīvos stāvokļos Si vafelē, kas palielina Shockley-Read-Hall (SRH) rekombināciju. Otrkārt, piemaisījumu piesātināšana Si slānī virzienā uz PSG slāni. Visbeidzot, metāla kontakta veidojums ar Si piedevu ar P piedevu izvelk radīto jaudu.
Difūzijas procesu kvantitatīvi nosaka ar lokšņu pretestību, kas ir atkarīga no pn savienojuma dziļuma un P koncentrācijas profila. Lokšņu pretestībai ir vienības Ω / cm (parasti mēra kā Ω / □), un to mēra, izmantojot četru punktu zondes sistēmu. Loksnes pretestības definīcija ir ilustrēta ekv. (1).
kur R=taisnstūra sekcijas pretestība (Ω); ρ=pretestība (Ω cm); l=taisnstūrveida sekcijas garums (cm); A=taisnstūrveida sekcijas laukums (cm2); W=taisnstūrveida sekcijas platums (cm) D=taisnstūra griezuma dziļums (cm) unρsheet=pretestība dotajam dziļumam (D), kad l=W (Ω / □).
Iepriekšējās izstarotāja loksnes pretestības vērtības bija 30–60Ω / □ ar pn savienojuma dziļumu> 400 nm un lielu P virsmas koncentrāciju. Uzlabojoties sudraba (Ag) saskares pastas priekšpusē, emitētāja loksnes pretestība tagad ir robežās 90–110Ω / □ ar savienojuma dziļumu aptuveni 300 nm un zemāku P virsmas koncentrāciju. Pāreja uz lielāku lokšņu pretestību ļauj uztvert vairāk gaismas UV un zilajā spektrā, vienlaikus samazinot virsmas rekombināciju, lai uzlabotu Voc. Jāatzīmē, ka difūzijas process notiek uz FS (tieši pakļauts gāzēm), kā arī uz malām un RS. Ja malu izolācijas process netiek veikts (kā aprakstīts 4.3. Sadaļā), izstarotājam būs īssavienojums ar pamatni.
12. attēlā parādīts POCl3 difūzijas process slēgtā kvarca cauruļu sistēmā. POCl3 ir šķidruma avots, kas tiek piegādāts procesa caurulei, to burbuļojot ar nesējgāzi N2. Sajaucot
12. attēls. (A) Partijas tipa difūzijas procesa shematisks attēlojums un (b) Partijas tipa difūzijas iekārtas reprezentatīvs attēls. Avots: centrotherm GmbH.
Si virsmā
Hlors, kas ir blakusprodukts iepriekšējas nogulsnēšanās laikā, attīra vafeles un kvarca caurules, veidojot kompleksus ar metāliem. PSG tiek izmantots kā avots P atomu virzīšanai Si virsmā. Iebraukšanas procesā POCl3 tiek izslēgts un tiek pievienots tikai O2, lai izveidotu plānu oksīda slāni zem PSG, lai uzlabotu P atomu difūziju Si virsmā.
Difūzijas caurules iekšpusē ir piecas sildīšanas zonas, kā parādīts 13. attēlā. Zonas ir:
Iekraušanas zona (LZ) - apgabals, no kura vafeles tiek ievietotas mēģenē.
Centrālā iekraušanas zona (CLZ) - apgabals starp iekraušanas zonu un centra zonu.
Centrālā zona (CZ) - caurules centrālais laukums.
Centrālā gāzes zona (CGZ) - apgabals starp centra zonu un gāzes zonu.
Gāzes zona (GZ) - apgabals, no kura gāzes izplūst caur izplūdes gāzēm.
13. attēls. Apkures zonas difūzijas caurules iekšpusē.
Parasti katras sildīšanas zonas temperatūras tiek noregulētas, lai iegūtu vienādu izstarotāja loksnes pretestību visām plāksnēm visā laivā.
Difūzijas procesa videi jābūt ļoti tīrai, tāpēc caurulēm tiek izmantots kvarca materiāls. Cauruļu tīrība un iekraušanas vietas uzturēšana ietekmē arī procesa rezultātus. Tā kā gāzes fāzes difūzijā mēģenē nav atlikumu, tas rada tīrāku procesu. Ar pusi slīpuma slodzes zema spiediena (LP) apstākļos [31] caurlaidspēju var palielināt. Parasti 1000 vafeles tiek ielādētas vienā mēģenē un ar piecām difūzijas caurulēm partijas tipa difūzijas sistēmā saules bateriju ražošanai var sasniegt caurlaidi līdz 3800 vafelēm / h.
Komerciālajā ražošanā tika izmantota arī inline difūzijas sistēma, kurā vafeles tiek transportētas uz jostas ar fosforskābi kā P piedevu avotu [32]. Tomēr, salīdzinot ar iekšējo procesu, sērijveida process ir tīrāks, efektīvāks un lietderīgāks. N tipa saules baterijām vai progresīvām saules bateriju koncepcijām, piemēram, PERT, p tipa partijas difūzijas pamatā ir bora (B) piedevu avoti, piemēram, bora tribromīds (BBr3) [33,34].
5.2. Atstarojošā pārklājuma (ARC) nogulsnēšanās
Plika Si virsma atspoguļo> 30% no gaismas gaismas. Kā apspriests 4. sadaļā, teksturēšanas process uzlabo gaismas uztveršanu. Ir vēlams vēl vairāk samazināt atstarojumu, ko iegūst, nogulsnējot ARC slāni. TiOx bija viens no agrākajiem materiāliem, ko izmantoja kā ARC slāni saules baterijām, tomēr, tā kā tas nespēja nodrošināt pietiekamu virsmas pasivāciju, to galu galā aizstāja SiNx: H [37]. Termiski audzēts silīcija oksīds (SiO2) tika izmantots arī kā pasīvējošais materiāls rekordlielās pasīvās emitētāja aizmugurējās lokāli difūzās (PERL) šūnās [37]. Liels siltuma budžets un ilgs procesa laiks padarīja SiO2 bāzes pasivāciju nederīgu saules bateriju masveida ražošanai [37]. Visaptverošs pārskats par dažādiem ARC un pasīvējošiem materiāliem saules bateriju lietošanai ir apspriests [37].
Plazmas uzlabotas ķīmiskās tvaiku nogulsnēšanās (PECVD) process ir piemērots ARC SiNx: H slāņa nogulsnēšanai, kas ne tikai samazina atstarojumu, bet arī pasivina priekšējā n tipa izstarotāju un lielāko daļu, tādējādi uzlabojot saules bateriju efektivitāti [36, 37]. Partijas tipa PECVD sistēmas shēma parādīta 14. attēlā. Plātnes tiek ielādētas grafīta laivā tā, lai priekšējās malas būtu vērstas viena pret otru. RF plazma, kuras pamatā ir procesa gāzes amonjaks (NH3) un silāns (SiH4), kas darbojas 400–450 ° C temperatūrā, hidrogenēto SiNx: H slāni nogulsnē kā ekvivalentu. (4) [35]. SiNx: H plēvē iekļautais ūdeņradis sadedzināšanas procesā difūzā izplūst (aplūkots nākamajā sadaļā) un pasīvē savienojošās saites, lai uzlabotu saules bateriju darbību [36,37].
14. attēls. (A) Partijas tipa PECVD procesa shēma SiNx: H nogulsnēšanās un (b) grafīta laiva Si vafeles ielādēšanai PECVD krāsnī.
SiNx: H plēves refrakcijas indeksu (RI) kontrolē SiH4 / NH3gāzes attiecība, savukārt biezums ir atkarīgs no nogulsnēšanās ilguma. SiNx: H bāzes ARC var samazināt atstarošanu vienam viļņa garumam, un viļņa garuma biezumu norāda [38],
wheret=SiNx: H ARC slāņa biezums, λ0=ienākošās gaismas viļņa garums un n1=SiNx: H slāņa refrakcijas indekss.
Pamatojoties uz attiecībām, ARC sauc arī par “ceturkšņa viļņa garuma ARC”. Saules baterijām RI un biezums tiek izvēlēti, lai samazinātu atstarošanu 600 nm viļņa garumā, jo tas ir Saules spektra maksimums. ARC biezums un RI tiek izvēlēti kā materiālu ģeometriskais vidējais lielums abās pusēs, ti, stikls / gaiss un Si. Tipiskais SiNx: H ARC biezums ir 80–85 nm un RI ir 2,0–2,1, kas saules baterijai piešķir zilas vai violeti zilas krāsas krāsu. Teksturētu daudzkristālisku saules šūnu reprezentatīvs attēls, kas nogulsnēts SiNx: H, ir parādīts 15. (a) attēlā, savukārt SiNx: H krāsas variācija, pamatojoties uz tā biezumu, ir parādīta 15. (b) attēlā. Ir svarīgi atzīmēt, ka dotajiem nogulsnes parametriem ir atkarība no virsmas struktūras un ARC krāsas. Ir dažādi saules moduļi, kur saules bateriju krāsa ir tumšāka atšķirībā no tipiskās zilās krāsas. Tipisks ARC nogulsnēšanas posms saules bateriju ražošanas līnijā sastāv no divām PECVD sistēmām, katrai no tām ir četras caurules un caurlaidspēja līdz 3500 vafelēm / h.
15. attēls. (A) SiNx: H pārklātas daudzkristāliskas saules šūnas reprezentatīvs attēls, (b) SiNx: H slāņa variācija, pamatojoties uz tā biezumu.
SiNx: H nav piemērots Si tipa pasivēšanai, tāpēc dielektriķi, piemēram, Al2O3, izmanto RS pasivēšanai šūnu arhitektūrā, piemēram, PERC šūnas [8], vai p tipa izstarotājiem n tipa saules baterijās. PERC saules baterijām Al2O3 passivējošais slānis ir pārklāts ar SiNx: H, lai to pasargātu no Al-pastas šaušanas procesā, un tas kalpo arī kā iekšējais atstarotājs gaismas viļņa garumam. Ir pieejamas komerciālas PECVD un atomu slāņa nogulsnēšanās (ALD) bāzes sistēmas Al2O3 nogulsnēšanai ar caurlaides spēju līdz 4800 vafelēm / h [39].
6. Metalizācija un saules bateriju raksturojums
6.1 Metalizācija uz sietspiedes bāzes
Pēdējais saules bateriju ražošanas procesa posms ir FS un RS metalizācija, lai izvilktu jaudu ar minimāliem pretestības zudumiem. Ag ir labs kontakta materiāls n-veida izstarotājam, savukārt Al ļoti labi saskaras ar p-veida substrātu. Ag / Al pastas kombināciju izmanto, lai drukātu spilventiņus RS, lai atvieglotu saules elementu savstarpēju savienojumu modulī. Sietspiede ir vienkāršs, ātrs un nepārtraukti attīstāms process saules elementu metalizācijai.
Sietspiedes procesa shematisks attēlojums parādīts 16. attēlā. Sietiem ir ar emulsiju pārklāts nerūsējošā tērauda siets ar atverēm atbilstoši vēlamajam metalizācijas modelim, kā parādīts 17. (a) attēlā. Metāla pasta tiek izplatīta pa ekrānu, izmantojot plūdus un rakeļa kustību, kas ielīmē pastu uz saules baterijas, pamatojoties uz ekrāna modeli. Snap-off ir attālums no ekrāna un saules šūnas. Rakeļa spiediens un nobīdes attālums ir kritiskie parametri, kas nosaka pastas novietojumu un Ag FS pirkstu ģeometriju.
16. attēls. Sietspiedes procesa ilustrācija saules elementu metalizācijai.
17. attēls. (A) Tīkla emulsijas siets ar pirksta atvērumu FS Ag drukāšanai [40] un (b) reprezentatīvs FS metalizācijas modelis.
Tipiska pasta, kas paredzēta Ag / Al RS spilventiņiem, RS Al un FS Ag ir attiecīgi 35–45 mg, 1,1–1,4 g un 100–120 mg 6 collu Al-BSF daudzkristāliskai saules baterijai. Ilustratīvs Ag FS metalizācijas modelis ir parādīts 17. b) attēlā. Ag pirksta atvere ir samazinājusies līdz zemākai par 30 μm, savukārt 5 kopņu joslu lietošana arvien vairāk tiek pieņemta. Ar šādu ekrāna parametru un labu pastas izklāšanu vienmērīgam FF jābūt> 80% jāiegūst Al-BSF saules baterijām ar optisko ēnojumu zudumu<>
6.2. Metalizācijas pastas žāvēšana un ātra apdedzināšana
Metalizācijas pastas sastāv no metāla pulvera, šķīdinātājiem un organiskām saistvielām. FS Ag pastas gadījumā pastā ir arī stikla frite, kamēr kodina SiNx: H slāni un nonāk saskarē ar n veida izstarotāju [41]. Metāla pastas pēc drukāšanas žāvē un visbeidzot tās tiek sūtītas caur ātri apdedzināmo krāsni un veido RS Al-BSF un FS Ag kontaktu. Šādas ātri degošas krāsns ar temperatūras profilu piemērs ir parādīts 18. attēlā. FS Ag pirkstu saķepināšanas process ir parādīts 19. attēlā. Kad saules baterija iziet cauri ātri apdedzināmai krāsnim, organiskās saistvielas sadedzina, pēc tam notiek kausēšana. stikla frite un visbeidzot veidojas Ag kristalīti, kas saskaras ar n veida izstarotāju. Šaušanas profils ir jāpielāgo, pamatojoties uz specifiskiem metalizācijas pastas veidiem un izstarotāja difūzijas profilu. Piemēram, šaušanas maksimālā temperatūra varētu būt zema, lai neveidotu labu omisko kontaktu FS, savukārt pārāk augsta temperatūra var izraisīt Ag difūziju caur krustojumu un manevru pn krustojumā. Pilnīgas daudzkristāliskas Al-BSF saules baterijas attēls ir parādīts 20. attēlā.
18. attēls. (A) Dedzināšanas krāsns piemērs metāla kontaktu saķepināšanai un (b) ilustratīvs kurtuves temperatūras profils. Avots: centrotherm GmbH.
19. attēls. Šaušanas procesa ilustrācija. a) organisko saistvielu izdegšana; b) stikla frites kušana, kas kodina SiNx: H un (c) Ag kristalīta veidošanos emitētāja saskarnē.
20. attēls. (A) Pilnīgas saules baterijas FS un (b) Pilnīgas saules baterijas RS.
6.3. Metāla pārklāšana uz priekšpuses
Dažādu faktoru izmaksas saules bateriju apstrādē gadu gaitā ir samazinājušās, savukārt frontes Ag ieguldījums joprojām ir visbūtiskākais [42]. Ievērojams darbs ir veikts, lai aizstātu Ag ar alternatīvu metālu, piemēram, varu (Cu), kura vadītspējas vērtība ir ļoti tuvu Ag vērtībai, kā arī piedāvā potenciāli ievērojamas izmaksu priekšrocības [43,44]. Cu ir augsta difuzivitāte un šķīdība Si, un līdz ar to pirms Si pārklāšanas uz Si tiek uzklāts barjeras slānis, piemēram, niķelis (Ni) [42]. Gaismas inducēts apšuvums (LIP), kas iegūts no parastās apšuvuma, izmanto gaismas fotoelektrisko efektu, lai plāksnētu vēlamo metālu, un tam ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar parasto galvanizāciju [43,44].
Ni-Cu bāzes metalizācijai no priekšpuses, atšķirībā no Ag pastas bāzes metalizācijai, ir nepieciešams papildu ARC modelēšanas solis priekšpusē un vairumā gadījumu arī papildu Ni saķepināšanas solis, lai samazinātu kontakta pretestību un nodrošinātu labu metāla kaudzes saķeri [42 ]. Ir pierādīts, ka komerciālas DWS sagrieztas mc-Si saules baterijas, kuru pamatā ir Ni-Cu-Ag pārklāts kaudze, ar pirkstu platumu 22 μm, malu attiecība tuvu 0,5 un līdzīgu efektivitāti kā atsauces sietspiedes Ag bāzes saules baterijas [45 ].
Nepārtraukta Ag FS pastas uzlabošana kopā ar sietspiedes procesa vienkāršību, uzticamību un lielu caurlaidspēju apgrūtina Ni-Cu bāzes metalizācijas konkurenci ar Ag bāzes FS metalizāciju. Tomēr augstas saules bateriju efektivitātes koncepcijas, piemēram, bifaciālās heterojunkcijas saules baterijas, kur Cu var tieši pārklāt uz caurspīdīgā vadošā oksīda, pārklāšanas process ir vienkāršots un prasa tikai vienu instrumentu [39]. Tāpat augstas efektivitātes koncepcijas, kurām nepieciešams mazāks metāla daudzums, to var panākt, izmantojot metalizāciju, kuras pamatā ir apšuvums [42,46].
6.4. Saules elementu IV testēšana un raksturošana
Pēdējais posms ir pilnīgu saules bateriju IV testēšana atbilstoši standarta testa apstākļiem (STC), ti, AM 1,5G, 1000 W / m2 ar AAA klases saules simulatoru. Saules elementu FS zondēšanas piemērs ir parādīts 21. attēlā. Tipiskie parametri, kas iegūti no IV testera, ir norādīti 3. tabulā. IV testētājiem ir daudz raksturojuma parametru, kas var būt noderīgi, lai diagnosticētu saules elementu defektus. Reprezentatīvā elektroluminiscence (EL) un saules elementa siltuma infrasarkanais attēls ar dažiem defektiem parādīts 22. (a) - (c) attēlā. Labas saules baterijas ar vienmērīgu intensitāti EL attēls ir parādīts 22. (a) attēlā, savukārt saules baterijai, kurā FS pirksti nav vienveidīgi drukāti, tumšāku kontrastu var redzēt 22. (b) attēlā. 22. (c) attēls ) parāda saules baterijas ar lokālu šunti siltuma IR attēlu, kas izveidots vienā no apstrādes posmiem. Galu galā saules baterijas tiek sakārtotas dažādās efektivitātes tvertnēs, pamatojoties uz izvēlēto klasifikāciju.
21. attēls. IV mērījumu FS zondēšana saules šūnu raksturošanai.
Parametrs
Komentāri
Vokt(V) | Labu mc-Si Al-BSF saules bateriju vērtība ir> 0,635V |
Isc(A) | Labu mc-Si Al-BSF saules bateriju vērtība ir> 9,0 A |
FF (%) | Labu mc-Si Al-BSF saules bateriju vērtība ir> 80% |
Efektivitāte (%) | Labu mc-Si Al-BSF saules bateriju vērtība ir> 18,6% |
Vmpp(V) | Atbilstošais spriegums maksimālajā jaudas punktā |
Impp(A) | Atbilstošā strāva maksimālajā jaudas punktā |
Rs(Ω) | Labu mc-Si Al-BSF saules bateriju vērtība ir< 1,5=""> |
Rsh(Ω) | Labu mc-Si Al-BSF saules bateriju vērtība ir> 100Ω |
Irev(A) | Reversai strāvai pie sprieguma –12V jābūt< 0,5="" a="" labām="" saules=""> |
FS BB-BB pretestība (Ω) | Mērīta pretestība starp FS FS |
RS BB-BB pretestība (Ω) | Izmērīta pretestība starp RS uz RS |
3. tabula. Saules elementa raksturošanas parametri, kas iegūti, veicot IV mērījumus.
22. attēls. (A) Labas saules baterijas EL attēls, (b) Saules elementa EL attēls ar neviendabīgumu Ag pirkstu drukāšanā un (c) Saules elementa siltuma IR attēls, kas norāda uz lokalizētu šuntu klātbūtni.
7. Nākotnes tendences
DWS ir kļuvis par monokristālisko plātņu standartu, savukārt paredzams, ka tā tirgus daļa būs> 80% līdz 2022. gadam daudzkristāliskām plātnēm [2]. Paredzams, ka līdz tam laikam daudzkristālisko plātņu SWS tiks pakāpeniski pārtraukta. Izmantojot DWS, līdz 2022. gadam laukuma zudumi arī kļūtu par< 80="" μm,="" kas="" savukārt="" samazinātu="" poli-si="" patēriņu="" uz="" vienu="" vafeļu="" zem="" 15="" g.="" paredzams,="" ka="" 3bb="" dizains="" priekšējiem="" kontaktiem="" pakāpeniski="" tiks="" pārtraukts="" līdz="" 2020.="" gadam="" ar="" 50%="" daļu="" 5bb="" dizainam.="" ar="" pastāvīgiem="" uzlabojumiem="" ag="" pastās="" un="" ekrānos="" tiek="" prognozēts,="" ka="" fs="" pirkstu="" platums="" līdz="" 2022.="" gadam="" samazināsies="" līdz="" 30="" μm.="" mitrā="" ķīmijas="" apstrādes="" rīki="" 2018.="" gadā="" ir="" šķērsojuši="" 8000="" vafeļu="" h="" caurlaidspēju="" un="" līdz="" 2020.="" gadam="" skartu="" 9="" 000="" vafeles="" h.="" termiskās="" apstrādes="" iekārtas="" ir="" sasnieguši="" 5000="" vafeļu="" h="" caurlaidi="" 2018.="" gadā="" un="" paredzams,="" ka="" līdz="" 2020.="" gadam="" šķērsos="" 7000="" vafeles="" h.="" metalizācijas="" un="" iv="" testēšanas="" šķirošanas="" sadaļas="" caurlaide="" ir="" paredzama=""> 7000 vafeļu / h līdz 2022. gadam.
Paredzams, ka uz Al-BSF balstīta šūnu tehnoloģija, kuras tirgus daļa ir> 60% 2018. gadā samazināsies līdz< 20%="" līdz="" 2025.="" gadam.="" ar="" lielāku="" uzsvaru="" uz="" augstas="" efektivitātes="" saules="" bateriju="" koncepcijām="" perc="" daļa="" paredzams,="" ka="" tehnoloģija="" līdz="" 2022.="" gadam="" būs=""> 50%. Paredzams, ka Mono PERC ražošanas efektivitāte būs> 22% līdz 2022. gadam, savukārt multi PERC tai vienlaikus vajadzētu pieskarties 21%. Svarīgs aspekts, kas saistīts ar multi-PERC, ir uz LeTID balstītas problēmas mazināšana, lai pēc iespējas samazinātu efektivitātes zudumu pēc moduļu instalēšanas laukā. Si HJ šūnas ar efektivitāti> 22% 2018. gadā pēc tam, kad paredzams, ka līdz 2020. gadam tā sasniegs stabilu 23% efektivitāti, un tirgus daļa līdz 2022. gadam būs aptuveni 10%. Augstas efektivitātes bifaciālās šūnas ar papildu priekšrocību, pieskaroties saules enerģijai Paredzams, ka līdz 2022. gadam izstarojums no aizmugures būs 20% tirgus daļa. Paredzams, ka N tipa pretkontaktu saules baterijas līdz 2020. gadam šķērsos 24% efektivitāti.
8. Secinājumi
Si saules baterijas pēdējās desmitgadēs ir kļuvušas par nozīmīgu atjaunojamās enerģijas jomas daļu ar nobriedušām ražošanas tehnoloģijām. P tipa daudzkristāliskās plāksnes ir kļuvušas par galveno saules bateriju ražošanas vietu. Tomēr ar augstāku efektivitāti un ražošanas izmaksu samazināšanos arī monokristāliskās saules baterijas ir ieguvušas ievērojamu daļu un sagaidāms, ka tuvākajā nākotnē tās cieši konkurēs ar daudzkristāliskām plāksnēm. Standarta Al-BSF tehnoloģijai 19 un 20% ir kļuvuši par etalonu attiecīgi daudzkristāliskām un monokristāliskām saules baterijām. Mono-PERC un multi-PERC šūnas ir sasniegušas stabilizēto efektivitāti attiecīgi 21,5 un 20%. Turklāt PERC nodrošina arī vienkāršāku pieeju bifaciālajām saules baterijām, ja RS ir režģa raksts, nevis pilna laukuma kontakts. Augstas efektivitātes n tipa un bifaciālo saules bateriju tirgus daļa ir< 10%,="" un="" sagaidāms,="" ka="" tā="" nākotnē="" palielināsies.="" dažu="" pēdējo="" gadu="" laikā="" ražošanas="" tehnoloģijas="" ir="" ievērojami="" nobriedušas="" ar="" turpmākiem="" uzlabojumiem,="" lai="" palielinātu="">
Pateicības
Autori vēlas pateikties kolēģiem no RCT Solutions GmbH, no kuriem ir ņemts daļa no nodaļas satura. Mehuls C. Ravals vēlas pateikties kolēģim Džimam Džou par diskusijām par melnā silīcija teksturēšanu.