Несмотря на очевидные преимущества в эффективности, кремниевые пластины с высоким сопротивлением и слабым легированием получили ограниченное распространение в коммерческом производстве солнечных элементов.
Несмотря на очевидные преимущества в эффективности, кремниевые пластины с высоким сопротивлением и слабым легированием получили ограниченное распространение в коммерческом производстве солнечных элементов. Эти пластины содержат меньше центров рекомбинации, что может значительно улучшить электрические характеристики, но их практическое применение затруднено из-за хрупкости.
Они более склонны к растрескиванию во время транспортировки, распиловки или сборки модулей, что создает проблемы для крупномасштабного производства. В сравнении с ними, стандартные кремниевые пластины, выращенные методом Чохральского, с умеренным или низким сопротивлением, доминируют в массовом секторе фотоэлектрических систем.
Благодаря своей механической прочности и устойчивости к термическим и механическим воздействиям, эти пластины легче обрабатывать и гораздо реже повреждаются в процессе производства. Эта надежность достигается ценой несколько более низкой теоретической эффективности, однако именно поэтому они остаются ключевой причиной того, что эти пластины по-прежнему являются отраслевым стандартом.
Новый метод пассивации повышает эффективность хрупких солнечных пластин.
Чтобы сократить разрыв в эффективности, китайский производитель Longi совместно с исследователями из Университета Сунь Ятсена изучил возможность использования пассивации краев для упрочнения пластин с высоким сопротивлением при сохранении высокой эффективности и коэффициента заполнения, пишет журнал pv magazine.
Первые эксперименты показали, что пластины с высоким сопротивлением часто уступают стандартным пластинам по характеристикам. Исследование выявило, что эти пластины работают при более высокой плотности избыточных носителей заряда в точке максимальной мощности и имеют более пологие градиенты концентрации, что снижает сбор носителей заряда и, в свою очередь, делает их очень чувствительными к рекомбинации на краях. Без надлежащей пассивации края пластины действуют как сток, сводя на нет теоретические преимущества в производительности, которые могли бы обеспечить эти пластины.
Кроме того, команда продемонстрировала, что сочетание пластин с высоким сопротивлением с пассивацией краев непосредственно на месте имеет решающее значение для управления их чувствительностью и раскрытия их полного потенциала. Пластины с высоким сопротивлением легче переходят в режим высокоуровневой инжекции, чем пластины с низким сопротивлением, — физическая характеристика, лежащая в основе их превосходного внутреннего потенциала для достижения высоких коэффициентов заполнения.
Контролируя рекомбинацию на краях с помощью пассивации, эти пластины могут поддерживать эффективный сбор носителей заряда и высокую производительность, преобразуя свои теоретические преимущества в практические высокоэффективные солнечные элементы.
При надлежащей обработке краев ячейки HIBC демонстрируют повышение производительности.
Команда изготовила гибридные солнечные элементы с чередующимися задними контактами (HIBC) размером 7,2 × 3,6 дюйма, используя либо пластины с высоким сопротивлением, либо стандартные пластины, выращенные методом Чохральского. Основное различие заключалось в том, что края пластин с высоким сопротивлением оставались без нитрида кремния во время химического осаждения из газовой фазы, в результате чего пассивирующий слой SiOx/n-поликристаллический кремний оставался незащищенным и частично удалялся во время влажной химической очистки.
Полный производственный процесс включал в себя влажную химическую очистку, химическое осаждение из паровой фазы (CVD), диффузию фосфора, атомно-слоевое осаждение (ALD), лазерное формирование рисунка, физическое осаждение из паровой фазы (PVD), изоляцию и трафаретную печать. Пластины с высоким сопротивлением имели значения удельного сопротивления 8–10 Ом·см (0,046–0,058 Ом·дюйм), в то время как стандартные пластины имели значения 1,0–1,5 Ом·см (0,006–0,009 Ом·дюйм). Такая установка позволила команде напрямую сравнить характеристики и показать, как пассивация краев влияет на поведение пластин с высоким сопротивлением.
Команда исследователей оценила оба типа ячеек, используя тестер вольт-амперных характеристик, систему метрологии пластин, просвечивающую электронную микроскопию и программное обеспечение для моделирования. Их анализ показал, что добавление эффективной пассивации краев улучшает характеристики как низкоомных, так и высокоомных солнечных элементов, хотя прирост был больше для пластин с высоким сопротивлением. Для низкоомных ячеек пассивация краев увеличила псевдокоэффициент заполнения на 0,48% и эффективность на 0,34%, демонстрируя, что контроль рекомбинации на краях повышает общую производительность устройства даже на пластинах с умеренным сопротивлением.
Sourse: interestingengineering.com
