Le principe des cellules solaires photovoltaïques
1. **Absorption et transmission des photons :** Lorsqu'ils sont exposés à la lumière, les photons dont l'énergie est inférieure à la largeur de la bande interdite ne sont pas absorbés et traversent la cellule solaire.
2. **Perte d'énergie dans les photons à haute énergie :** Les photons dont l'énergie est supérieure à la bande interdite créent des paires électron-trou, provoquant une certaine perte d'énergie.
3. **Séparation et transport de charges :** Il y a des pertes au sein de la jonction pn en raison de la séparation et du transport des porteurs de charge photogénérés.
4. **Pertes par recombinaison :** Lors du transport des supports photogénérés, des pertes par recombinaison se produisent.
5. **Chute de tension :** La tension de sortie subit une chute, entraînant des pertes de tension de contact.
Réduire les pertes électriques
1. Utilisez des plaquettes de silicium de haute qualité avec une bonne structure cristalline.
2. Développer des techniques idéales de formation de jonctions pn.
3. Mettre en œuvre des techniques de passivité optimales.
4. Utiliser des technologies efficaces de contact métallique.
5. Utiliser des technologies avancées de champ avant et de champ arrière.
Réduire les pertes optiques
Pour améliorer l'efficacité des cellules en minimisant les pertes optiques, diverses théories et technologies de piégeage de la lumière ont été développées, notamment la texturation de la surface pour réduire la réflexion, les revêtements antireflet de la surface avant, les revêtements réfléchissants de la surface arrière et les zones d'ombrage du quadrillage plus petites.
TOPCon (contact passivé à l'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 antireflet. La technologie de base réside dans le contact rétro-passivé, constitué d'une couche ultra-mince d'oxyde de silicium (1-2 nm) et d'un film mince de silicium mixte microcristallin dopé au phosphore. Pour les applications bifaciales, la métallisation est réalisée par sérigraphie de grilles Ag ou Ag-Al au recto et de grilles Ag au verso.
Contact passivé à l'oxyde de tunnel
La structure TOPCon, atteignant un rendement de conversion élevé de 25,7 %, est composée d'une fine couche d'oxyde tunnel et d'une couche de polysilicium dopée au phosphore. La couche de polysilicium dopée au phosphore peut être produite par cristallisation de a-Si:H ou par dépôt de polysilicium à l'aide de LPCVD. Cela fait de TOPCon un candidat prometteur pour la technologie des cellules solaires à haut rendement.
Technologie d'hétérojonction (HJT)
La technologie à hétérojonction (HJT) combine la technologie des couches minces de silicium cristallin et de silicium amorphe, atteignant des rendements de 25 % ou plus. Les cellules HJT surpassent la technologie PERC actuelle en termes d'efficacité et de puissance de sortie.
Structure des cellules solaires HJT
Les cellules HJT utilisent une plaquette de silicium monocristallin comme substrat. La face avant de la tranche est déposée séquentiellement avec un film a-Si:H intrinsèque et un film a-Si:H de type p pour former une hétérojonction pn. La face arrière est déposée avec des films a-Si:H intrinsèques et de type n pour former un champ de surface arrière. Des films d'oxyde conducteur transparents sont ensuite déposés, suivis d'électrodes métalliques par sérigraphie, ce qui donne une structure symétrique.
Avantages des cellules solaires HJT
- **Flexibilité et adaptabilité :** La technologie HJT garantit une excellente capacité de production même dans des conditions météorologiques extrêmes, avec un coefficient de température inférieur à celui des cellules solaires traditionnelles.
- **Longévité :** Les cellules solaires HJT peuvent fonctionner efficacement pendant plus de 30 ans.
- **Efficacité supérieure :** Les panneaux HJT actuels atteignent des efficacités comprises 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 le HJT plus abordable.
Cellules solaires pérovskites
Atteignant pour la première fois un rendement de 4 % en 2009, les cellules solaires à pérovskite (PSC) ont atteint un rendement de 25,5 % en 2021, suscitant un intérêt académique considérable. L’amélioration rapide des PSC les positionne comme une étoile montante du photovoltaïque.
Structure des cellules solaires pérovskites
Les cellules pérovskites avancées se composent généralement de cinq composants : un oxyde conducteur transparent, une couche de transport d'électrons (ETL), une pérovskite, une couche de transport de trous (HTL) et une électrode métallique. L'optimisation des niveaux d'énergie et des interactions de ces matériaux à leurs interfaces reste un domaine de recherche passionnant.
L'avenir des cellules solaires pérovskites
La recherche sur les pérovskites se concentrera probablement sur la réduction de la recombinaison par la passivation et la réduction des défauts, l'incorporation de 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 d’études futures.
Contrôle qualité dans la production de cellules solaires photovoltaïques
Gravure et texturation
Les dommages de surface sont éliminés par gravure et la texturation crée une surface piégeant la lumière, réduisant ainsi les pertes par réflexion. La mesure de réflectance surveille ce processus.
Diffusion et isolation des bords
Des 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 antireflet
Un revêtement antireflet est appliqué sur la surface de la plaquette de silicium pour améliorer l'absorption de la lumière. Le PECVD permet de déposer un film mince qui sert également de couche de passivation. La transmission et l'uniformité de la résistance de la feuille sont des paramètres de mesure clés.
Fabrication d'électrodes
Les électrodes quadrillées sont sérigraphiées sur le devant, et les électrodes de champ et arrière sont imprimées à l'arrière. Le contrôle de la température, la précision du point et le rapport hauteur/largeur du quadrillage sont des indicateurs de surveillance essentiels pendant le séchage et le frittage.
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Heure de publication : 03 août 2024
