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beplay全站App太阳能光伏电池结构

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大多数太阳能光伏电池,或光伏电池beplay全站App,是利用硅晶片.晶圆可以是两种主要类型之一,单晶(mono)或多晶(poly),也称为多晶。最有效的类型是单晶,这是使用众所周知的Czochralski的过程。然而,由于效率的提高和高温性能的改善,近年来异质结或HJT细胞变得越来越流行,如下所述。

硅光伏电池是如何制造的?

硅首先从一种被称为硅砂二氧化硅通常由碎石英岩制成。

从石英岩(石英砂岩的一种)原料开始,晶体硅太阳能电池需要许多不同的制造过程。beplay全站App首先,将石英岩或石英砂转化成冶金级硅通过在电弧炉中结合碳和石英岩。这个过程发生在非常高的温度下,结果是99%的纯硅。接下来,冶金级的硅被转换成多晶硅使用的化学净化过程称为西门子过程,或使用正在开发的一些更经济的冶金工艺升级的冶金级硅(UMG-Si)。

在这个阶段,我们有一种形式的纯多晶硅可以掺杂含有微量的硼或磷p型和n型多晶硅。为了制造多晶硅晶片,将掺杂的硅熔化并浇铸成大的矩形块,然后用金刚石线切割机切成薄片多晶.或者multi-crystalline晶片。然后可以在晶圆上涂上一层非常薄的P或n型的薄膜,形成PN结(光伏电池)。

制作单晶太阳能电池的基本材料和步骤-点击放大beplay全站App

生产效率越高单晶在硅片中,掺杂的硅可以被拉入单晶锭中直拉法.这个过程包括在高压和高温下熔化多晶硅,以缓慢生长单晶硅锭。

生产单晶光伏电池的基本步骤

  1. 硅砂在电弧炉中净化,生成99%的纯硅

  2. 99%的硅被进一步精炼成几乎100%的纯硅

  3. 硅掺杂硼或磷(p型或n型)

  4. 将掺杂的硅引入固体晶体锭中直拉法

  5. 实心圆锭是用金刚石线切成方形薄片的

  6. 该薄基晶片被涂上一层超薄的p型或n型硅层以形成PN结

  7. 背面铝表面场或全氯乙烯层被添加。

  8. 添加了金属手指和抗反射涂层。

  9. 添加平带状母线(如图所示)或细线(MBB)母线。

一个普通的单晶太阳能电池的特写,显示了精细的金属手指和5个母线。beplay全站App

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p型Vs n型太阳能电池beplay全站App

所有的硅晶体太阳能电池都是用非常薄的硅基晶片制成beplay全站App的,主要有两种类型,p型和n型。当硅被“掺入”特定的化学元素时,就会产生正电荷(p型)或负电荷(n型)。

用于兴奋剂的化学元素是这就产生了一个正电荷这会导致一个负电荷。根据电池结构的类型,可以使用n型或p型掺杂硅作为电池的基片或“衬底”。目前使用的绝大多数单晶和多晶电池都使用p型衬底,其基底是掺硼的硅。直到最近,只有少数高档制造商如LG,松下,太阳力,矩形使用效率更高的n型硅晶片,但随着成本的下降,越来越多的公司开始开发n型电池。n型硅电池生产成本更高,但性能更高,LID率更低光诱导退化,加上一个改进的温度系数。

  • n型-带负电荷的硅掺杂磷

  • p型-带正电的硅掺杂硼

所有的太beplay全站App阳能电池都使用p型硅和n型硅的组合pn结这是太阳能电池的基本功能。beplay全站App不同之处是p型电池采用掺硼硅基与超薄的n型硅层,而n型电池采用n型硅基与超薄的p型硅层,如下图所示。


p型太阳能电池beplay全站App

普通p型硅电池基本结构图

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如上所述,p型硅和n型硅被放在一起,形成了我们所知的a型硅pn结.当太阳辐射通过电池时,结产生电场使电子流动。beplay全站App光伏效应是当光光子(能量)从硅中释放电子时产生的电流。


n型太阳能电池beplay全站App

更高效的n型硅电池的基本结构示意图

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n型的优点

由于本质和材料组合物N型电池通过对杂质具有更大的耐受性和提高整体效率的缺陷来提供更高的性能。另外,与单声道和多p型电池相比,n型电池具有更大的温度耐受性。更重要的是n型细胞不会遭受问题盖子(光诱导降解)由于硼氧缺陷,这是一个常见的问题掺硼p型电池。

  • n型底物中的较低杂质

  • 改进的耐高温性能

  • 低光诱导降解- LID

成本与效率

n型电池的建造成本更高,因为它使用硼扩散过程来添加薄的p型“发射极”层。与p型电池的磷扩散过程相比,这种扩散过程更加复杂,需要更高的温度。虽然n型电池的制造成本更高,但n型硅基的纯度要高得多,可以提高效率,降低损耗,大大降低成本退化随着时间的推移,这将导致更高的一代和性能,这也提高了回报,并通常超过额外的前期成本的面板寿命。


异质结太阳能电池beplay全站App

异质结或HJT太阳能电池beplay全站App通常使用高纯度n型晶体硅为基础,在电池的两侧附加非晶态硅薄膜层,形成所谓的晶体硅异质结.不同的光伏材料有助于吸收更多的光子,减少重组损失,从而提高整体电池效率。目前市面上的HJT面板等REC Alpha系列,实现面板效率高达21.9%。

n型异质结或HJT太阳能电池的基本结构图beplay全站App

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HJT细胞最令人印象深刻的特征之一是极低的-温度系数大约是0.26%/°这大约比普通单晶电池低40%。beplay全站App太阳能电池板的功率输出额定温度为25°C或STC(标准测试条件),所以每一度以上这稍微减少功率输出。在普通多晶和单晶电池中,温度系数约为0.38% /°C在非常炎热无风的日子里,它可以减少18%的总功率输出。相比之下,HJT细胞的温度系数要低得多,约为0.26%/°C在非常炎热的日子里,它将电池损耗降低到大约10%。


n型Topcon太阳能电池beplay全站App

TOPCon代表隧道氧化物钝化接触并指的是由德国太阳能研究机构首次开发的独特的背面钝化技术beplay全站App弗劳恩霍夫伊势早在2014年。经过5年的发展,TOPCon Technology已经进入大规模生产,预计在未来几年将慢慢取代行业标准PERC电池技术。TOPCon单元结构基本上有助于减少所谓的重组损失在电池中,又促进了细胞效率。由于多数因素,太阳能电池内有几个损耗,使电子将电子重新结合回电池而不形成电流。beplay全站AppTopcon技术不仅有助于减少这种重组损失,而是完整的后部接触,它还可以帮助电流在细胞结构内的电流,并且可以提高25%以上的电池效率。笔记,beplay全站App太阳能电池板效率总比电池效率低,因为它考虑到面板未使用的部分和通过所有电池、母线和集电极的额外损耗。

N型Topcon硅太阳能电池的基本结构图beplay全站App

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虽然TOPCon技术通常与n型衬底一起使用,但它也可以与更常见的p型衬底有效地工作,将电池效率提高到24%。


来源和引用

  • 科学世界杂志-n型基晶的研究进展硅太阳能电池及其beplay全站App在光伏产业中的出现- Atteq ur Rehman和Soo Hong Lee*

  • 电气工程与技术-www.electrical4u.com

  • PVeducation.org, https://www.pveducation.org/pvcdrom/pn-junctions/formation-of-a-pn-junction

  • https://www.aleo-beplay全站Appsolar.com/perc-cell-technology-explained/

  • https://www.pv-magazine.com/2021/06/02/longi-achieves-25-21-efficiency-for-topcon-beplay全站Appsolar-cell-announces-two-more-records/


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