Солнечный элемент (ячейка) — это устройство, которое преобразует энергию света в электрическую энергию. Это называется фотоэлектрическим эффектом. Солнечные элементы обычно расположены в массивах для формирования солнечных панелей. Они являются основным компонентом фотоэлектрических модулей: их стоимость составляет около 70% от общего продукта.
Рисунок 1 — Солнечный элемент в производстве (источник: PV Magazine)
Кремний является наиболее распространенным материалом, используемым для производства солнечных элементов: 90% фотоэлементов, продаваемых в мире, изготовлены из этого материала. Во-первых, это второе по распространенности вещество Земли (после кислорода). Кроме того, солнечные элементы на основе кремния имеют высокую эффективность в сочетании с дешевыми затратами и длительным сроком службы..
Отношение электроэнергии, генерируемой солнечным элементом, к энергии, которую он получил, называется эффективностью ячейки. Она показывает, насколько хорошо элемент преобразует световую энергию в электрическую. Качество света и атрибуты ячеек будут влиять на это соотношение.
Каковы основные клеточные технологии?
«Пассивированный излучатель и тыльный контакт» — PERC
В начале технология PERC возникла из модификации обычных солнечных элементов. Дополнительный слой был добавлен к традиционным солнечным элементам, чтобы позволить им захватывать больше солнечного света, тем самым производя больше энергии.
Это основная технология, используемая на рынке. Его низкая цена и гибкость в более крупных пластинах позволили крупномасштабно расширить производственные мощности для ячеек PERC. Она по-прежнему выигрывает от надежной цепочки поставок и большого количества совместимого производственного оборудования.
Но эффективность PERC-клеток достигла своих пределов. После ежегодного улучшения на 0,5% в последние годы, теперь этот показатель замедлился. Чтобы достичь новых уровней эффективности, рынку придется обратить внимание на новые технологии.
Пассивированные контакты (TOPCon)
Технология TOPCon была впервые представлена в 2013 году, но используется производителями с 2019 года. Чтобы иметь элемент TOPCon, туннельный оксидный слой сочетается с солнечными элементами PERC. Это означает, что оборудование для ячеек и модулей PERC может быть легко адаптировано к производству ячеек и модулей TOPCon.
Они выигрывают от более высокой эффективности и более высокой степени двусторонности, по сравнению с ячей PERC.
Гетеропереход (HJT)
Гетеропереходная технология сочетает в себе преимущества тонкопленочных абсорбционных и пассивационных свойств аморфного кремния. Два тонких слоя аморфного кремния наносятся на обе стороны кремниевой пластины n-типа для создания ячеек HJT.
Технология гетероперехода по-прежнему удерживает рекорд эффективности кремниевых солнечных элементов на уровне 26,63% благодаря комбинации HJT и IBC. Кроме того, они имеют более низкий температурный коэффициент и самую высокую скорость двусторонности среди всех типов ячеек.
Гетеропереходные ячейки требуют меньшего количества этапов производства, чем PERC и TOPCon, но им необходимы олностью новые линии производства, что требует высоких капитальных затрат. Они также имеют более высокое использование серебра. Новые альтернативы все еще находятся на стадии исследования.
Тандемные ячейки (фотоэлементы 3-го поколения)
Все предыдущие технологии достигнут своих практических пределов эффективности за короткий промежуток времени. Вот почему промышленность уже работает над следующим поколением ячеек, которые будут изготовлены из нескольких материалов для производства энергии из большего светового спектра.
Тандемная ячейка C-Si/Perovskite является наиболее перспективной технологией. Потенциальная эффективность может превысится до 35%.
