Le principe des cellules solaires photovoltaïques
1. ** Absorption et transmission des photons: ** Lorsqu'elles sont exposées à la lumière, les photons avec énergie inférieure à la largeur de la bande interdite ne sont pas absorbés et passent à travers la cellule solaire.
2. ** Perte d'énergie dans les photons à haute énergie: ** Les photons avec de l'énergie supérieurs à la bande interdite créent des paires d'électrons, provoquant une certaine perte d'énergie.
3. ** Séparation et transport des charges: ** Il y a des pertes dans la jonction PN en raison de la séparation et du transport de porteurs de charge photogénérés.
4. ** Pertes de recombinaison: ** Pendant le transport de porteurs photogénérés, des pertes de recombinaison se produisent.
5. ** DROPE DE TENSION: ** La tension de sortie subit une goutte, conduisant à des pertes de tension de contact.
Réduire les pertes électriques
1. Utilisez des tranches de silicium de haute qualité avec une bonne structure cristalline.
2. Développer des techniques de formation de jonction PN idéales.
3. Mettre en œuvre des techniques de passivation optimales.
4. Utiliser des technologies de contact métalliques efficaces.
5. Utilisez les technologies avancées du champ avant et du champ arrière.
Réduire les pertes optiques
Pour améliorer l'efficacité des cellules en minimisant les pertes optiques, diverses théories et technologies de piégeage de lumière ont été développées, notamment la texture de surface pour réduire la réflexion, les revêtements anti-réflexion de surface avant, les revêtements réfléchissants de surface arrière et les zones d'ombrage de grille plus petites.
Topcon (contact passivé oxyde de tunnel)
Structure des cellules solaires Topcon
La face avant des cellules solaires TopCon est similaire aux cellules solaires conventionnelles de type N ou N-PERT, comprenant un émetteur de bore (P +), une couche de passivation et un revêtement anti-réflexion. La technologie centrale réside dans le contact passivé arrière, composé d'une couche d'oxyde de silicium ultra-mince (1-2 nm) et d'un film mince microcristallin en silicium mixte microcristallin dopé au phosphore. Pour les applications bifaciales, la métallisation est obtenue par les grilles Ag ou Ag-Al à l'écran sur le devant et les grilles AG à l'arrière.
Oxyde tunnel Contact passivé
La structure TopCon, atteignant une efficacité de conversion élevée de 25,7%, est composée d'une couche d'oxyde de tunnel mince et d'une couche de polysilicon dopée au phosphore. La couche de polysilicon dopée au phosphore peut être produite en cristallisant A-Si: H ou en déposant du polysilicon en utilisant LPCVD. Cela fait de Topcon un candidat prometteur pour la technologie des cellules solaires à haute efficacité.
Technologie d'hétérojonction (HJT)
La technologie d'hétérojonction (HJT) combine la technologie cristalline en silicium et en silicium amorphe, réalisant des efficacités de 25% ou plus. Les cellules HJT surpassent la technologie Perc actuelle dans l'efficacité et la puissance de sortie.
Structure des cellules solaires HJT
Les cellules HJT utilisent une tranche de silicium monocristalline comme substrat. La face avant de la tranche est déposée séquentiellement avec un film intrinsèque A-Si: H et un film A-Si: H de type P pour former une hétérojonction PN. L'arrière est déposé avec des films intrinsèques et n-de type n: h pour former un champ de surface arrière. Les films d'oxyde conducteur transparent sont ensuite déposés, suivis des électrodes métalliques par l'impression d'écran, résultant en une structure symétrique.
Avantages des cellules solaires HJT
- ** Flexibilité et adaptabilité: ** La technologie HJT assure une excellente capacité de production même dans des conditions météorologiques extrêmes, avec un coefficient de température plus faible que les cellules solaires traditionnelles.
- ** Longévité: ** Les cellules solaires HJT peuvent fonctionner efficacement pendant plus de 30 ans.
- ** Efficacité plus élevée: ** Les panneaux HJT actuels atteignent des efficacités entre 19,9% et 21,7%.
- ** Économies de coûts: ** Le silicium amorphe utilisé dans les panneaux HJT est rentable, et le processus de fabrication simplifié rend HJT plus abordable.
Cellules solaires de pérovskite
Autant une efficacité de 4% en 2009, les cellules solaires de pérovskite (PSC) ont atteint une efficacité de 25,5% d'ici 2021, suscitant un intérêt académique important. L'amélioration rapide des PSC les positionne comme une étoile montante dans le photovoltaïque.
Structure des cellules solaires de la pérovskite
Les cellules avancées de pérovskite se composent généralement de cinq composants: oxyde conducteur transparent, couche de transport d'électrons (ETL), pérovskite, couche de transport de trous (HTL) et électrode métallique. L'optimisation des niveaux d'énergie et des interactions d'énergie de ces matériaux à leurs interfaces reste un domaine de recherche passionnant.
Avenir des cellules solaires de la pérovskite
La recherche sur les pérovskites se concentrera probablement sur la réduction de la recombinaison par la passivation et la réduction des défauts, l'intégration des pérovskites 2D et l'optimisation des matériaux d'interface. L'amélioration de la stabilité et la réduction de l'impact environnemental sont des domaines clés de l'étude future.
Contrôle de la qualité dans la production de cellules photovoltaïques solaires
Gravure et texturation
Les dommages de surface sont éliminés par gravure et la texturation crée une surface de piégeage de lumière, réduisant les pertes de réflexion. La mesure de la réflectance surveille ce processus.
Diffusion et isolement de bord
Les couches de diffusion sont formées sur des tranches de silicium pour créer des jonctions PN. Une couche de passivation est déposée pour améliorer l'efficacité des cellules solaires à couches minces, surveillée par la durée de vie des porteurs minoritaires, l'épaisseur de la tranche et l'indice de réfraction.
Revêtement anti-réfléchissant
Un revêtement antireflet est appliqué à la surface de la tranche de silicium pour améliorer l'absorption de la lumière. PECVD est utilisé pour déposer un film mince qui sert également de couche de passivation. La transmittance et l'uniformité de la résistance aux feuilles sont des paramètres de mesure clés.
Fabrication d'électrodes
Les électrodes de grille sont imprimées à l'écran à l'avant, et le champ arrière et les électrodes arrière sont imprimés à l'arrière. Le contrôle de la température, la précision des points et le rapport d'aspect de la grille sont des indicateurs de surveillance critiques pendant le séchage et le frittage.
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