Was sind die wesentlichen Unterschiede zwischen verschiedenen Photovoltaikzellen?

Viele Bezeichnungen werden im Zusammenhang mit kristallinen Siliziumzellen modifiziert, um den Unterschied hervorzuheben. Bevor wir auf die jeweiligen Marktchancen eingehen, betrachten wir die wesentlichen Unterschiede zwischen verschiedenen Batterien. Grundsätzlich lassen sie sich in zwei Systeme unterteilen: das Siliziumwafer-Material und die Batteriestruktur.

Ein Satz zur Erklärung verschiedener Substantive:

Polykristallin: Die Kristallpartikel sind klein, und das gleiche Volumen entspricht einer größeren Anzahl von Partikeln.

Einkristall: Die Kristallpartikel sind groß, und das gleiche Volumen entspricht weniger Partikeln.

(Anmerkung: Da die freien Elektronen an den Grenzflächen der Kristallpartikel rekombinieren, in den gebundenen Zustand zurückkehren und nicht mehr zum Strom beitragen können, entspricht bei kleineren Partikeln mehr Partikel demselben Volumen, wodurch die Elektronenrekombination häufiger auftritt. Daher ist der Wirkungsgrad polykristalliner Zellen geringer als der von monokristallinen Zellen.)

N-Typ: Silizium aus der vierten Gruppe des Periodensystems wird mit Phosphor aus der fünften Gruppe dotiert, wodurch mehr Elektronen frei beweglich sind und eine negative Polarität entsteht.

P-Typ: Silizium aus der vierten Gruppe des Periodensystems ist mit Bor aus der dritten Gruppe dotiert, wodurch weniger Elektronen frei beweglich sind und eine positive Polarität entsteht.

(Anmerkung: Aufgrund der Materialeigenschaften ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass freie Elektronen in p-leitenden Materialien wieder in den gebundenen Zustand übergehen, weshalb Batterien aus n-leitenden Materialien einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.)

Aluminium-Rückfeld: Auf der Rückseite der Batterie wird Aluminium aufgebracht, das in das Siliziummaterial eindringt und ein lokales elektrisches Feld bildet, um zu verhindern, dass freie Elektronen zur Rekombination auf die Rückseite fließen.

Rückseitenpassivierung: Die drei Arten der Rückseitenpassivierung (PERC/PERL/PERT) zeichnen sich dadurch aus, dass zusätzlich zum herkömmlichen Aluminium-Rückfeld eine Passivierungsschicht aufgebracht wird, um die Elektronenrekombination auf der Rückseite besser zu verhindern. PERL und PERT sind Weiterentwicklungen von PERC, da nach dem Aufbringen der Passivierungsschicht ein Material mit der gleichen Polarität wie der Siliziumchip (teilweise oder vollständig) diffundiert wird, wodurch ein weiteres elektrisches Rückseitenfeld entsteht.

Heteroübergang: In der Zelle sind sowohl kristalline als auch amorphe Siliziumsorten vorhanden; das Vorhandensein von amorphem Silizium ermöglicht eine bessere Passivierung.

Rückseitenelektrode: Platzieren Sie die positiven und negativen Elektroden auf der Rückseite der Batterie, damit kein Schattenverlust durch die Reflexion eines Teils des einfallenden Lichts durch den vorderen Elektrodenbereich (Silberpaste) entsteht.

Theoretisch basieren die Definitionen in Tabelle 1 und Tabelle 2 auf unterschiedlichen Standards, und verschiedene Kombinationen sind möglich. In der Praxis sind jedoch einige Batteriestrukturen mit hohen Produktionskosten verbunden, und für effizientere Zellen werden hochwertigere Siliziumwafer benötigt. Da Batterien der Wirtschaft dienen, finden sich in kommerziellen Produkten nur die folgenden Kombinationen:

Aluminium-Rückwand: einkristallin (p-Typ), polykristallin (p-Typ). Die Batterien der meisten Hersteller verfügen über eine Aluminium-Rückwandstruktur.

Rückpassivierungsserie:

PERC: Einkristallin (p-Typ), polykristallin (p-Typ). Beispiele hierfür sind HoneyPlus von TRW, Q.ANTUM von Hanwha und HyPro von Suntech.

PERL: Einkristall (p-Typ). Zum Beispiel Percium von JA Solar.

PERT: Einkristall (n-Typ). Beispiele hierfür sind Panda von Yingli, MilkyWay von HT-SAAE und MonoXNeON von LG.

Heteroübergang: Einkristall (n-Typ). Zum Beispiel Produkte von Panasonic.

Rückelektrode: Einkristall (n-Typ). Zum Beispiel bei Produkten von SunPower.

In der Reihenfolge der Effizienz von hoch nach niedrig: Rückelektrode, Heteroübergang, PERT, PERL, Einkristall-PERC, Einkristall-Aluminium-Rückfeld, polykristallines PERC, polykristallines Aluminium-Rückfeld.