Struktura ogniw słonecznych IBC

Główną warstwą ogniw słonecznych IBC jest warstwa absorpcyjna wykonana z płytki c-Si typu n lub p. Ta warstwa jest tworzona poprzez dotlenienie warstwy c-Si boronem lub fosforem, aby uzyskać płytki dotlenione typu p lub n. Następnie na jednej lub obu stronach ogniw słonecznych zwykle nakłada się antyrefleksyjną i warstwę pasywacji wykonaną z SiO.

Kluczowe zmiany strukturalne w ogniwach słonecznych IBC obejmują wprowadzenie warstwy dyfuzyjnej, charakteryzującej się przecinającymi się warstwami typu n i typu p, co pozwala na montaż metalowych kontaktów na tylnej stronie ogniw.

W ostatnim etapie każdy kontakt metalowy ogniw słonecznych IBC jest umieszczany na tylnej stronie ogniwa, zapewniając, że przednia strona ogniwa jest całkowicie wolna od materiałów odbijających światło. Pozwala to także na szersze rozmieszczenie kontaktów, co zmniejsza rezystancję szeregową ogniwa.

Większość ogniw słonecznych IBC składa się głównie z płyt krzemowych typu c-Si jako warstwa absorpcyjna typu n, choć używa się również płyt typu p. Jednokrystaliczny krzem (mono c-Si) jest najczęstszym wyborem ze względu na jego wyższą wydajność, ale można także używać krzemu polikrystalicznego (poly c-Si).

Warstwę antyrefleksyjną i pasywacyjną nakłada się na jednej lub obu stronach płytki c-Si, używając cienkiej warstwy dwutlenku krzemu (SiO2) nakładanej poprzez proces utleniania cieplnego. Można także używać innych odpowiednich materiałów, takich jak azotek krzemu (SiNx) lub azotek boru (BNx).

Aby przenieść kontakty z przodu ogniwa słonecznego IBC na tył, trzeba wprowadzić rozproszone lub przecinające się warstwy emiterów n+ i p+, znane również jako warstwy dyfuzyjne. Do produkcji tych warstw stosuje się procesy takie jak dyfuzja maskowana, implantacja jonowa lub dyfuzja laserowa z boru na płytce typu n, tworząc obszary z dyfuzją typu p, jednocześnie zachowując integralność warstwy typu n.

Kontakty metalowe można umieszczać za pomocą ablacji laserowej lub mokrej depozycji chemicznej, przy użyciu powszechnie stosowanych materiałów metalowych, takich jak srebro, nikiel lub miedź, które pełnią funkcję kontaktów dla ogniw słonecznych IBC.

Zasada działania ogniw słonecznych IBC

Ogniwa słoneczne IBC, podobnie jak ogniwa słoneczne typu Al-BSF, generują energię słoneczną poprzez efekt fotowoltaiczny. Obciążenie jest podłączone między biegunami dodatnimi i ujemnymi panela ogniw słonecznych IBC, przekształcając fotony w energię elektryczną, dostarczając w ten sposób energię słoneczną do obciążenia.

Podobnie jak w przypadku tradycyjnych ogniw słonecznych, fotony uderzają w warstwę absorpcyjną ogniw słonecznych IBC, pobudzając elektrony i tworząc pary elektron-dziura (e-h). Ponieważ ogniwa słoneczne IBC nie posiadają metalowych kontaktów zacieniających przednią stronę ogniwa, te ogniwa słoneczne mają większą powierzchnię do przekształcania fotonów.

Pary elektron-dziura powstające z przodu ogniw słonecznych IBC są następnie zbierane przez warstwę interdigitated typu p na tylnej stronie. Zebrane elektrony płyną od metalowego kontaktu typu p do obciążenia, generując energię elektryczną, a następnie wracają do ogniwa słonecznego IBC przez kontakt metalowy typu n+, co kończy określony cykl e-h.

Procesy wytwarzania ogniw IBC

Porównanie technologii PERC, IBC i TOPCon

Zalety technologii IBC

• Przód ogniwa nie ma osłony z metalowymi liniami, co pozwala wyeliminować straty prądu spowodowane zacienieniem elektrod metalowych i maksymalizować wykorzystanie padających fotonów. W porównaniu do tradycyjnych ogniw słonecznych, prąd zwarcia może być zwiększony o około 7%.
• Elektrody dodatnie i ujemne znajdują się na tyle ogniwa, co eliminuje konieczność osłaniania linii siatkowych. Rozmiar linii siatkowych można odpowiednio zwiększyć, aby zmniejszyć rezystancję szeregową i poprawić współczynnik wypełnienia (FF).
• Pasywacja powierzchni i struktura pułapkowania na powierzchni mogą być zoptymalizowane w celu zmniejszenia współczynnika rekombinacji na froncie i odbicia od powierzchni, poprawiając napięcie obwodu otwartego (VOC) i gęstość prądu zwarcia (JSC), ponieważ front nie ma problemów z zacienieniem lub kontaktem metalowym.
• Estetycznie wykonane i szczególnie odpowiednie do integracji w budynkach fotowoltaicznych, oferujące dobre perspektywy komercyjne.

Kierunek rozwoju efektywności ogniw słonecznych IBC

Ogniwa słoneczne IBC wykorzystują zaawansowaną technologię Interdigitated Back Contact, umieszczając strategicznie kontakty na tylnej stronie, aby zminimalizować zacienienie i straty prądu, co prowadzi do niezrównanej efektywności konwersji energii.

Niski współczynnik temperatury

Panele słoneczne IBC wykazują większą stabilność w środowiskach o wysokiej temperaturze w porównaniu do tradycyjnych paneli (współczynnik temperatury wynosi -0,29%/℃). Ich projekt minimalizuje opór wewnętrzny i straty ciepła, co pomaga utrzymać wyższą efektywność konwersji w podwyższonych temperaturach.

Prognoza przyszłego rozwoju ogniw słonecznych typu IBC

Kopecek powiedział magazynowi PV, „Do 2028 roku moduły słoneczne typu IBC mogą zastąpić TOPCon, obecnie główny produkt na rynku”. Przejście na produkty IBC może rozpocząć się już w 2025 roku, a do 2030 roku tradycyjne produkty mogą stopniowo wycofać się z rynku.

Kopecek wyraził opinię, że udział globalny modułów słonecznych typu IBC ma szansę wzrosnąć z około 2% w 2022 roku do około 6% do 2026 roku, być może osiągając 20% do 2028 roku i przekraczając 50% do 2030 roku.

Referencje：

https://www.pv-magazine.de/2022/11/03/zelltechnologie-ibc-koennte-topcon-bis-2028-vom-markt-verdraengen/

https://solarmagazine.com/solar-panels/ibc-solar-cells/

https://www.energiemagazin.com/photovoltaik/ibc-technologie-solarzellen/

Maysun Moduł słoneczny IBC

Polecane artykuły dotyczące technologii IBC