Сборник статей

Каталог публикаций Интернет-изданий

переводы публикаций из социальной сети для учёных ResearchGate и из других открытых источников Интернета

Солнечные элементы из кристаллического кремния


Кристаллические кремниевые фотоэлементы являются наиболее распространенными солнечными элементами, используемыми в коммерчески доступных солнечных панелях, на долю которых в 2011 году приходилось более 85% продаж на мировом рынке фотоэлементов. На современном на рынке достаточно большое количество различных видов солнечных панелей (например, большой выбор на сайте: https://leader-nrg.com.ua/solnechnye-batarei/). Кристаллические кремниевые фотоэлементы имеют лабораторную эффективность преобразования энергии более 25% для монокристаллических элементов и более 20% для мультикристаллических ячеек. Однако промышленно производимые солнечные модули в настоящее время достигают КПД от 18% до 22% при стандартных условиях испытаний.

НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Текущие исследования Министерства энергетики США сосредоточены на инновационных способах снижения затрат. Проводятся исследования и разработки для снижения требований к сырью, включая создание ультратонких слоев поглотителя из кристаллического кремния, разработку технологий производства пластин без надрезов (надрез - это кремниевая пыль, которая тратится впустую при разрезании слитков кремния на тонкие пластины) и оптимизацию роста процессы.

Узнайте больше о победителях НИОКР Управления по солнечной энергии в области технологий и проектах, связанных с кристаллическим кремнием, ниже.

ВЫГОДЫ

К преимуществам солнечных элементов из кристаллического кремния относятся:

  • Зрелость: существует значительный объем информации по оценке надежности и устойчивости проекта, что имеет решающее значение для получения капитала для проектов развертывания.
    Производительность: стандартный кремниевый элемент промышленного производства обеспечивает более высокий КПД, чем любое другое массовое устройство с одним переходом. Более высокий КПД снижает стоимость окончательной установки, поскольку для данной мощности необходимо производить и устанавливать меньше солнечных элементов.

  • Надежность: Кристаллические кремниевые элементы достигают срока службы модуля более 25 лет и демонстрируют небольшую долговременную деградацию.

  • Изобилие: Кремний является вторым по распространенности элементом в земной коре (после кислорода).

ПРОИЗВОДСТВО

Типичные солнечные элементы с кристаллическим кремнием производятся из монокристаллического (монокристаллического) кремния или мультикристаллического кремния. Монокристаллические ячейки производятся из кремниевых пластин псевдоквадратной формы, подложек, вырезанных из бутылок, выращенных с помощью процесса Чохральского, метода плавающих зон, выращивания ленты или других новых технологий. Солнечные элементы из мультикристаллического кремния традиционно изготавливаются из квадратных кремниевых подложек, вырезанных из слитков, отлитых в кварцевых тиглях. Более подробную информацию об этих технологиях производства и типах кремния, используемых в фотоэлектрической энергии, можно найти на веб-сайте Energy Basics.

Чтобы уменьшить количество света, отражаемого солнечным элементом и, следовательно, не используемого для генерации тока, на поверхность кремния наносится антибликовое покрытие (ARC), часто из диоксида титана (TiO2) или нитрида кремния (SiN). Чтобы увеличить захват и поглощение света, верхняя часть солнечного элемента может быть текстурирована пирамидальными структурами микрометрового размера, образованными в процессе химического травления.

Для создания p-n-перехода обычно создается область n +, легированная фосфором, поверх кремниевой подложки p-типа, легированной бором. Металлический электрод, такой как алюминий, образует задний контакт, тогда как передний контакт чаще всего формируется с помощью серебряной пасты с трафаретной печатью, нанесенной поверх слоя ARC.

Сбор носителей заряда в солнечном элементе из кристаллического кремния достигается за счет диффузии неосновных носителей заряда внутри слоев, легированных p и n. Большая длина диффузии (> 200 микрометров) способствует улавливанию носителей во всем диапазоне толщины солнечного элемента, в котором происходит оптическое поглощение.


Источник: Crystalline Silicon Photovoltaics Research.
URL:energy.gov/eere/solar/crystalline-silicon-photovoltaics-research


Авторизация
Забыли свой пароль?