През последните години търсенето на високоефективни слънчеви клетки е в стабилен ръст, тъй като светът все повече се обръща към възобновяеми енергийни източници. Сред различните видове слънчеви клетки клетките с пълен обратен контакт (ABC клетки) се очертаха като обещаваща технология. Като водещ доставчик на All Back Contact Cells, аз съм развълнуван да се задълбоча в химическите характеристики, които правят тези клетки уникални и високоефективни.
Химичен състав на цялата клетка за обратен контакт
Всички клетки с обратен контакт са произведени предимно с помощта на кристален силиций, който е най-разпространеният материал в индустрията на слънчевите клетки поради отличните си полупроводникови свойства. Основният химичен елемент в тези клетки е силиций (Si). Чистият силиций е металоид с характерен сиво - метален блясък. Той има относително висока точка на топене от около 1414 °C и кристална структура, която е от решаващо значение за неговото полупроводниково поведение.
В контекста на всички клетки с обратен контакт монокристалният силиций често се предпочита поради по-добрите му електрически свойства в сравнение с поликристалния силиций. Еднокристалният силиций има еднаква структура на кристална решетка, което позволява по-ефективно движение на носители на заряд (електрони и дупки). Това е от съществено значение за преобразуването на слънчевата енергия в електрическа.
За подобряване на електрическата проводимост на силиций, допингът е ключов химичен процес. Допингът включва въвеждане на малки количества примеси в силициевата решетка. За всички клетки с обратен контакт обикновено се използват два вида допинг: n-тип и p-тип допинг.
Допинг от N-тип се постига чрез добавяне на елементи като фосфор (P). Фосфорът има пет валентни електрона, докато силицийът има четири. Когато фосфорните атоми са включени в силициевата решетка, допълнителният електрон става свободен електрон, увеличавайки концентрацията на електрони в материала. Това създава излишък от носители на отрицателен заряд, откъдето идва и името n - тип (отрицателен - тип).
От друга страна, допирането от p-тип се извършва чрез добавяне на елементи като бор (B). Борът има само три валентни електрона. Когато атомите на бор заместват силициевите атоми в решетката, има недостиг на електрони, създавайки "дупки". Дупките могат да се разглеждат като положително заредени носители, а полученият материал е известен като p - тип (положителен - тип).
В клетка с изцяло обратен контакт регионите от тип p и n са внимателно подредени от задната страна на клетката. Това позволява ефективно разделяне на носителите на заряд, генерирани, когато слънчевата светлина се абсорбира от силиция. Двойките електрон - дупка, създадени от абсорбцията на фотони, след това се събират в съответните електроди, преобразувайки светлинната енергия в електрическа.
Химични реакции при всички операции на клетката за обратен контакт
Работата на клетката с изцяло обратен контакт се основава на серия от химични и физични процеси. Когато слънчевата светлина удари предната повърхност на клетката, фотони с достатъчна енергия се абсорбират от силиция. Този процес на абсорбция възбужда електрони от валентната лента към проводимата лента, създавайки двойки електрон - дупка.
След това възбудените електрони в зоната на проводимост и дупките във валентната зона се разделят поради вграденото електрическо поле, създадено от p-n прехода. Преходът p - n се образува на границата между областите от p - тип и n - тип. Електрическото поле задвижва електроните към областта от n-тип и дупките към областта от p-тип.
След като носителите на заряд достигнат съответните области, те се събират от металните контакти на задната страна на клетката. Металните контакти, обикновено направени от материали като алуминий или сребро, осигуряват път с ниско съпротивление за потока от електрони. Химическото взаимодействие между металните контакти и силиция е от решаващо значение за ефективното събиране на заряда.
Например, образуването на добър омичен контакт между метала и силиция е от съществено значение. Омичен контакт позволява лесно протичане на ток в двете посоки без значителни спадове на напрежението. Това често включва процес, наречен сплав метал - силиций, при който металните атоми реагират със силициевите атоми на интерфейса, за да образуват ново съединение с благоприятни електрически свойства.
Друг важен аспект е защитата на силиконовата повърхност. Предната повърхност на All Back Contact Cell често е покрита с тънък слой антирефлексен материал, като силициев нитрид (Si₃N₄). Този слой намалява отразяването на слънчевата светлина, позволявайки на повече фотони да бъдат абсорбирани от силиция. Отлагането на антирефлексния слой е химичен процес, който обикновено включва химическо отлагане на пари (CVD). При CVD газообразните прекурсори реагират върху повърхността на силикона, за да образуват желания тънък филм.
Химическа стабилност и издръжливост
Като доставчик на всички клетки за обратен контакт, ние разбираме важността на химическата стабилност и издръжливост. Всички клетки за обратен контакт са проектирани да работят при различни условия на околната среда и трябва да поддържат своята производителност за дълги периоди.
Силициевият материал в клетката е относително стабилен при нормални работни условия. Въпреки това, той може да бъде податлив на разграждане с течение на времето поради фактори като окисляване и влага. За да се предотврати окисляването, върху повърхността на силикона често се нанася пасивиращ слой. Този слой, който може да бъде направен от материали като силициев диоксид (SiO₂), действа като бариера между силиция и околната среда, намалявайки скоростта на окисление.
Влагата също може да причини проблеми в слънчевите клетки. Водните молекули могат да реагират със силиция и металните контакти, което води до корозия и намаляване на производителността. За да се реши този проблем, всички клетки за обратен контакт често се капсулират в материали като етилен-винил ацетат (EVA) и заден лист. EVA осигурява защитен слой, който запечатва клетката и предотвратява навлизането на влага, докато задният лист осигурява допълнителна механична опора и защита.
Предимства на химическия дизайн на всички клетки за обратен контакт
Уникалният химически дизайн на All Back Contact Cells предлага няколко предимства. Първо, чрез поставяне на всички електрически контакти от задната страна на клетката, предната повърхност е свободна от засенчване, причинено от контактите. Това позволява максимално усвояване на слънчевата светлина, което води до по-висока ефективност на преобразуване.
Второ, разделянето на регионите от тип p и n от задната страна позволява по-ефективно събиране на заряда. Внимателно проектираните допинг профили и контактни модели минимизират рекомбинацията на носители на заряд, което е основен механизъм на загуба в слънчевите клетки.
Химическата стабилност и издръжливостта на All Back Contact Cells също допринасят за тяхната дългосрочна работа. С подходящо капсулиране и пасивиране, тези клетки могат да поддържат ефективността си повече от 25 години, което ги прави надежден избор за слънчеви енергийни системи.
Контакт за покупка и сътрудничество
Ако се интересувате от включването на всички клетки с обратен контакт във вашите проекти за слънчева енергия, ще се радваме да чуем от вас. Като водещ доставчик наВсички клетки за обратен контакт, предлагаме висококачествени продукти с отлична производителност. Независимо дали сте малък инсталатор или голям енергиен разработчик, нашият екип от експерти може да ви предостави правилните решения, които да отговорят на вашите нужди. Свържете се с нас днес, за да започнем дискусия относно вашите изисквания и да проучим възможностите за използванеВсички слънчеви клетки с обратен контактвъв вашите проекти.
Референции
- Green, MA, Emery, K., Hishikawa, Y., Warta, W., & Dunlop, ED (2014). Таблици за ефективност на слънчевите клетки (версия 43). Напредък във фотоволтаиците: изследвания и приложения, 22 (1), 1 - 9.
- Sze, SM, & Ng, KK (2007). Физика на полупроводниковите устройства. Джон Уайли и синове.
- Luque, A., & Hegedus, S. (Eds.). (2003). Наръчник по фотоволтаична наука и инженерство. Джон Уайли и синове.
