Технология солнечных элементов PERC

Технологія сонячних елементів PERC:

Чому вона буде домінувати в найближчому майбутньому?
Сонячні елементи PERC - чому за ними майбутнє?

Останні кілька років технологія виготовлення сонячних елементів PERC є одним з фаворитів науково-дослідних робіт в фотоелектричної індустрії.

PERC означає Passivated Emitter Rear Contact (пасивований емітер задній контакт - пассивированный эмиттер задний контакт), і означає діелектричний шар на задній частині PERC сонячного елемента.

Цей шар на задній частині сонячного елемента допомагає відбивати світло, що проходить через сонячний елемент, назад всередину елемента, тому він може генерувати більше вільних електронів.

Цей ефект також відомий як backside passivation (пассивирование задней стороны).

PERC: збільшення ККД і зменшення собівартості?

Дослідження в області фотоенергетики зараз проводяться в основних 2 напрямках - зменшення ціни і підвищення ефективності. Сонячні елементи, виготовлені за технологією PERC мають ефективність понад 20%. Це забезпечує їм перевагу в порівнянні зі звичайними кремнієвими сонячними елементами p-типу, які мають ККД близько 17-19%.

Ця різниця в ефективності додає 3-5 Вт номінальної потужності для PERC модуля з 60 сонячними елементами в порівнянні зі звичайним сонячним модулем. Крім більш високої ефективності, сонячні елементи PERC потенційно мають і економічну перевагу. Однак, для того, щоб PERC модулі стали дешевше звичайних, потрібно істотне збільшення виробничих потужностей.

У нашому асортименті також є сонячні модулі PERC. В даний час це монокристалічні і полікристалічні модулі LONGI SOLAR.

Чому PERC буде домінуючою технологією сонячних елементів?

Прогнозовані частки виробництва сонячних елементів різних типів.

Так як PERC сумісний з існуючим обладнанням для виробництва технологією, перехід на нову технологію для виробників буде нескладним. Прогнози виробництва сонячних елементів різного типу наведено вище на графіку (Джерело).

Багато азіатських виробників, таких як JA Solar, Trina Solar, NeoSolar, Gintech, Hanwha Q Cells і Suntech, вже оновили свої виробничі лінії або знаходяться в процесі модернізації (див. Закінчення статті для більш докладної інформації).

Чому PERC технологія покращує роботу сонячного елемента?

Сонячні елементи PERC мають додатковий шар на задній стороні елемента. Цей додатковий шар називається dielectric passivation layer (DPL).

Устройство звичайного кремнієвого сонячного елемента	Устройство PERC сонячного елемента

Відмінності звичайного і PERC сонячного елемента

Є 3 основні причини, чому діелектричний "пассивированный" шар збільшує ефективність сонячного елемента:

1. Додатковий DPL зменшує рекомбінацію електронів:
   Рекомбінація електронів в загальному випадку блокує вільне переміщення електронів в сонячному елементі, що означає, що він не може досягти максимальної ефективності. У PERC електрони, що генеруються біля заднього контакту можуть вільно рухатися до емітера і збільшувати генерований струм.
   
2. Додатковий діелектричний "пассивированный" шар збільшує здатність сонячного елемента «ловити» сонячне світло:
   Діелектричний шар відбиває світло, що пройшло крізь сонячний елемент. Цей відбите світло генерує додатковий струм в сонячному елементі.
   
3. Додатковий діелектричний "пассивированный" шар відбиває світло з довжиною хвилі більше 1180 нм за межі сонячного елемента. У звичайному елементі ця частина сонячного світла призводить до нагрівання елемента:
   Кремнієві сонячні елементи не поглинають світло з довжиною хвилі більше 1180 нанометрів. У звичайних сонячних елементах цей світ абсорбується заднім металізованим шаром і перетворюється в тепло.

PERC елемент відображає частину сонячного світла від діелектричного шару

Як відомо, нагрів знижує ефективність сонячних елементів. Діелектричний пасивувати шар відбиває світло з довжиною хвилі більше 1180 нм за межі сонячного елемента і допомагає сонячного елементу працювати більш ефективно за рахунок меншого нагріву.

Як сонячний елемент генерує електроенергію?

Стандартний кремнієвий кристалічний сонячний елемент складається з 2 шарів з різними електричними властивостями. Ці 2 шару називаються база і емітер. Місце, де ці два шари з'єднуються між собою, називається p-n перехід.

Принцип роботи сонячного елемента

Електричне поле генерується саме в переході. Негативно заряджені електрони рухаються до емітера від переходу. Коли на елемент впливає сонячне світло, фотони вибивають електрони з атомів кремнію. Ці електрони вільно можуть переміщатися по шару кремнію. Однак, електрони формують електричний струм тільки якщо вони досягають переходу між емітером і базою. Як тільки вони досягають переходу, вони перескакують перехід (точніше, його потенціал) і утворюють різницю потенціалів в сонячному елементі.

Різні довжини хвиль світла

Короткі довжини хвиль (блакитне світло) в основному генерують електрони близько поверхні сонячного елементу, а довгі довжини хвиль (червоне світло) генерують електрони в задній частині сонячного елемента. Частина довгохвильового спектра проходить крізь кремній без генерації електронів.

Тут виникає різниця з сонячним елементом з PERC.

Як PERC елемент перетворює світло з різною довжиною хвилі?

PERC збільшує ККД сонячного елементу за рахунок додаткового перетворення довгохвильового спектра світла. Такого світла зазвичай більше вранці і ввечері (коли світло проходить через атмосферу під кутом) або під час хмарних днів. В цей час короткохвильовий світло поглинається атмосферою, а довгохвильовий досягає поверхні Землі.

Тому основна причина, чому PERC генерує більше енергії - це відображення частини світу від діелектричного шару в задній частині сонячного елемента. Це веде до корисного використання додаткової порції червоного світла, особливо вранці, ввечері і в хмарну погоду.