Explorando tecnologías e innovaciones de células solares fotovoltaicos

El principio de las células solares fotovoltaicos

1. ** Absorción y transmisión de fotones: ** Cuando se exponen a la luz, los fotones con energía menos que el ancho de la banda no se absorben y pasan a través de la célula solar.
2. ** Pérdida de energía en fotones de alta energía: ** Los fotones con energía mayor que el BandGAP crean pares de electrones, causando algo de pérdida de energía.
3. ** Separación y transporte de carga: ** Hay pérdidas dentro de la unión PN debido a la separación y el transporte de portadores de carga fotogenerados.
4. ** Pérdidas de recombinación: ** Durante el transporte de portadores fotogenerados, se producen pérdidas de recombinación.
5. ** Caída de voltaje: ** El voltaje de salida experimenta una caída, lo que lleva a pérdidas de voltaje de contacto.

Reducción de pérdidas eléctricas

1. Use obleas de silicio de alta calidad con buena estructura cristalina.
2. Desarrollar técnicas ideales de formación de unión PN.
3. Implementar técnicas de pasivación óptimas.
4. Emplear tecnologías eficientes de contacto de metales.
5. Utilice tecnologías avanzadas de campo frontal y campo trasero.

Reducción de pérdidas ópticas

Para mejorar la eficiencia celular al minimizar las pérdidas ópticas, se han desarrollado varias teorías y tecnologías de captura de luz, incluida la textura de la superficie para reducir la reflexión, los recubrimientos antirreflexión de la superficie delantera, los recubrimientos reflectantes de la superficie trasera y las áreas de sombreado de línea de cuadrícula más pequeñas.

TopCon (contacto pasivado con óxido de túnel)

Las células solares TOPCON se consideran la próxima generación después de la tecnología PERC. En comparación con otras tecnologías emergentes como HJT e IBC, TOPCON se puede actualizar de las líneas PERC o PERT existentes con una inversión de capital más baja y puede lograr una ganancia de eficiencia de aproximadamente el 1%.

Estructura de las células solares Topcon

El lado frontal de las células solares Topcon es similar a las células solares de tipo N o Pert convencionales, que comprende un emisor de boro (P+), capa de pasivación y recubrimiento antirreflección. La tecnología central se encuentra en el contacto pasivado en la parte posterior, que consiste en una capa de óxido de silicio ultra delgada (1-2 nm) y una película delgada de silicio mixta microforus dopada con fósforo. Para aplicaciones bifaciales, la metalización se logra mediante la impresión de pantalla AG o las cuadrículas Ag-Al en las cuadrículas delanteras y Ag en la parte posterior.

Óxido de túnel contacto pasivado

La estructura TopCon, logrando una alta eficiencia de conversión del 25,7%, está compuesta por una capa delgada de óxido de túnel y una capa de polisilicio dopada con fósforo. La capa de polisilicio dopada con fósforo se puede producir cristalizando a-Si: H o depositando polisilicio usando LPCVD. Esto hace que TopCon sea un candidato prometedor para la tecnología de células solares de alta eficiencia.

Tecnología de heterounión (HJT)

La tecnología de heterounión (HJT) combina tecnología cristalina de silicio y silicio amorfo de silicio, logrando eficiencias de 25% o más. Las células HJT superan a la tecnología Perc actual en eficiencia y potencia de salida.

Estructura de las células solares HJT

Las células HJT usan una oblea de silicio monocristalina como sustrato. El lado frontal de la oblea se deposita secuencialmente con la película intrínseca A-Si: H y la película A-Si: H de tipo P: H para formar una heterounión PN. La parte posterior se deposita con películas intrínsecas y de tipo n de tipo N: H para formar un campo de superficie posterior. Luego se depositan las películas de óxido conductores transparentes, seguidos de electrodos de metal a través de la impresión de pantalla, lo que resulta en una estructura simétrica.

Ventajas de las células solares HJT

- ** Flexibilidad y adaptabilidad: ** La tecnología HJT garantiza una excelente capacidad de producción incluso en condiciones climáticas extremas, con un coeficiente de temperatura más bajo que las células solares tradicionales.
- ** Longevidad: ** Las células solares HJT pueden funcionar de manera eficiente durante más de 30 años.
- ** Mayor eficiencia: ** Los paneles HJT actuales logran eficiencias entre 19.9% ​​y 21.7%.
- ** Ahorros de costos: ** El silicio amorfo utilizado en los paneles HJT es rentable, y el proceso de fabricación simplificado hace que HJT sea más asequible.

Células solares de perovskita

Primero logrando el 4% de eficiencia en 2009, las células solares de perovskita (PSC) alcanzaron la eficiencia del 25.5% para 2021, lo que atrajo un interés académico significativo. La mejora rápida de las PSC los posiciona como una estrella ascendente en fotovoltaicos.

Estructura de las células solares de perovskita

Las células de perovskita avanzadas generalmente consisten en cinco componentes: óxido conductivo transparente, capa de transporte de electrones (ETL), perovskita, capa de transporte de agujeros (HTL) y electrodo metálico. La optimización de los niveles e interacciones de energía de estos materiales en sus interfaces sigue siendo un área de investigación emocionante.

Futuro de las células solares de perovskita

La investigación sobre perovskitas probablemente se centrará en reducir la recombinación a través de la pasivación y la reducción de defectos, incorporando perovskitas 2D y optimizar los materiales de interfaz. Mejorar la estabilidad y reducir el impacto ambiental son áreas clave del estudio futuro.

Control de calidad en la producción de células solares fotovoltaicos

Las células fotovoltaicas de silicio cristalino dominan el mercado comercial de células solares, representando más del 90% de las ventas globales. Las eficiencias de laboratorio exceden el 25% para las células monocristalinas y el 20% para las células policristalinas, pero los módulos industriales alcanzan el 18% -22% en condiciones de prueba estándar.

Grabado y texturización

El daño de la superficie se elimina mediante el grabado, y la textura crea una superficie de captura de luz, reduciendo las pérdidas de reflexión. La medición de reflectancia monitorea este proceso.

Difusión y aislamiento de borde

Las capas de difusión se forman en obleas de silicio para crear uniones PN. Se deposita una capa de pasivación para mejorar la eficiencia de las células solares de la película delgada, monitoreada a través de la vida útil del portador minoritario, el grosor de la oblea y el índice de refracción.

Revestimiento antirreflectante

Se aplica un recubrimiento antirreflectante a la superficie de la oblea de silicio para mejorar la absorción de la luz. PECVD se utiliza para depositar una película delgada que también sirve como una capa de pasivación. La uniformidad de transmitancia y resistencia a la lámina son parámetros de medición clave.

Fabricación de electrodos

Los electrodos de línea de cuadrícula están impresos en pantalla en la parte delantera, y los electrodos de campo y posterior se imprimen en la parte trasera. El control de la temperatura, la precisión de los puntos y la relación de aspecto de la línea de cuadrícula son indicadores de monitoreo crítico durante el secado y la sinterización.

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