ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความต้องการเซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากโลกหันไปหาแหล่งพลังงานหมุนเวียนมากขึ้น ในบรรดาเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทต่างๆ All Back Contact Cells (ABC Cells) ได้กลายเป็นเทคโนโลยีที่มีแนวโน้ม ในฐานะซัพพลายเออร์ชั้นนำของ All Back Contact Cells ผมรู้สึกตื่นเต้นที่จะเจาะลึกคุณลักษณะทางเคมีที่ทำให้เซลล์เหล่านี้มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวและมีประสิทธิภาพสูง
องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์สัมผัสด้านหลังทั้งหมด
เซลล์สัมผัสด้านหลังทั้งหมดถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้ผลึกซิลิคอนเป็นหลัก ซึ่งเป็นวัสดุที่พบได้บ่อยที่สุดในอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ เนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่ดีเยี่ยม องค์ประกอบทางเคมีหลักในเซลล์เหล่านี้คือซิลิคอน (Si) ซิลิคอนบริสุทธิ์เป็นโลหะที่มีลักษณะเป็นเงาโลหะสีเทา มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างสูงประมาณ 1,414 °C และมีโครงสร้างผลึกซึ่งมีความสำคัญต่อพฤติกรรมเซมิคอนดักเตอร์
ในบริบทของเซลล์สัมผัสด้านหลังทั้งหมด มักนิยมใช้ซิลิกอนผลึกเดี่ยวเนื่องจากมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับซิลิกอนโพลีคริสตัลไลน์ ซิลิกอนผลึกเดี่ยวมีโครงสร้างโครงตาข่ายคริสตัลสม่ำเสมอ ซึ่งช่วยให้การเคลื่อนที่ของตัวพาประจุมีประสิทธิภาพมากขึ้น (อิเล็กตรอนและรู) นี่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า
เพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าของซิลิคอน การเติมเป็นกระบวนการทางเคมีที่สำคัญ การโด๊ปเกี่ยวข้องกับการแนะนำสิ่งเจือปนจำนวนเล็กน้อยเข้าไปในโครงตาข่ายซิลิคอน สำหรับเซลล์สัมผัสด้านหลังทั้งหมด โดยทั่วไปจะใช้การเติมสองประเภท: ชนิด n และชนิด p
การเติมสารชนิด N สามารถทำได้โดยการเพิ่มองค์ประกอบ เช่น ฟอสฟอรัส (P) ฟอสฟอรัสมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 5 ตัว ในขณะที่ซิลิคอนมี 4 ตัว เมื่ออะตอมของฟอสฟอรัสถูกรวมเข้าไปในโครงตาข่ายซิลิคอน อิเล็กตรอนส่วนเกินจะกลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระ ทำให้ความเข้มข้นของอิเล็กตรอนในวัสดุเพิ่มขึ้น สิ่งนี้ทำให้เกิดพาหะประจุลบมากเกินไป ดังนั้นชื่อ n - type (negative - type)
ในทางกลับกัน การเติมชนิด p จะดำเนินการโดยการเพิ่มองค์ประกอบ เช่น โบรอน (B) โบรอนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพียงสามตัวเท่านั้น เมื่ออะตอมของโบรอนเข้ามาแทนที่อะตอมของซิลิคอนในโครงตาข่าย แสดงว่าเกิดการขาดอิเล็กตรอน ทำให้เกิด "รู" รูสามารถมองได้ว่าเป็นพาหะที่มีประจุบวก และวัสดุที่ได้นั้นเรียกว่าชนิด p (ชนิดบวก)
ในเซลล์สัมผัสด้านหลังทั้งหมด ขอบเขตชนิด p และ n จะถูกจัดเรียงอย่างระมัดระวังที่ด้านหลังของเซลล์ ซึ่งช่วยให้สามารถแยกตัวพาประจุที่เกิดขึ้นเมื่อแสงแดดถูกดูดซับโดยซิลิคอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ คู่อิเล็กตรอน - รูที่เกิดจากการดูดกลืนโฟตอนจะถูกรวบรวมไว้ที่อิเล็กโทรดที่เหมาะสม เพื่อแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า
ปฏิกิริยาเคมีในการทำงานของเซลล์แบบสัมผัสด้านหลังทั้งหมด
การทำงานของ All Back Contact Cell ขึ้นอยู่กับชุดของกระบวนการทางเคมีและกายภาพ เมื่อแสงแดดกระทบพื้นผิวด้านหน้าของเซลล์ โฟตอนที่มีพลังงานเพียงพอจะถูกซิลิคอนดูดซับไว้ กระบวนการดูดซับนี้กระตุ้นอิเล็กตรอนจากแถบเวเลนซ์ไปยังแถบการนำไฟฟ้า ทำให้เกิดคู่อิเล็กตรอน - รู
จากนั้นอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นในแถบการนำไฟฟ้าและรูในแถบเวเลนซ์จะถูกแยกออกจากกันเนื่องจากมีสนามไฟฟ้าในตัวที่สร้างขึ้นโดยจุดเชื่อมต่อ p - n จุดเชื่อมต่อ p - n ถูกสร้างขึ้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างขอบเขตประเภท p และ n สนามไฟฟ้าจะขับเคลื่อนอิเล็กตรอนไปยังบริเวณประเภท n และรูไปยังบริเวณประเภท p
เมื่อพาหะชาร์จไปถึงภูมิภาคที่เกี่ยวข้อง พวกเขาจะถูกรวบรวมโดยหน้าสัมผัสโลหะที่ด้านหลังเซลล์ หน้าสัมผัสโลหะมักทำจากวัสดุเช่นอะลูมิเนียมหรือเงิน เป็นเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำสำหรับการไหลของอิเล็กตรอน ปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างหน้าสัมผัสโลหะกับซิลิคอนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเก็บประจุอย่างมีประสิทธิภาพ
ตัวอย่างเช่น การก่อตัวของการสัมผัสโอห์มมิกที่ดีระหว่างโลหะกับซิลิคอนถือเป็นสิ่งสำคัญ หน้าสัมผัสแบบโอห์มมิกช่วยให้กระแสไหลได้ง่ายทั้งสองทิศทางโดยไม่มีแรงดันไฟฟ้าตกอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่เรียกว่าโลหะผสม - ซิลิคอนอัลลอยด์ โดยที่อะตอมของโลหะจะทำปฏิกิริยากับอะตอมของซิลิคอนที่ส่วนต่อประสานเพื่อสร้างสารประกอบใหม่ที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดี
สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งคือการปกป้องพื้นผิวซิลิกอน พื้นผิวด้านหน้าของ All Back Contact Cell มักถูกเคลือบด้วยชั้นบางๆ ของวัสดุป้องกันการสะท้อนแสง เช่น ซิลิคอนไนไตรด์ (Si₃N₄) ชั้นนี้จะลดการสะท้อนของแสงแดด ทำให้ซิลิคอนดูดซับโฟตอนได้มากขึ้น การสะสมของชั้นป้องกันการสะท้อนแสงเป็นกระบวนการทางเคมีที่โดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการสะสมไอสารเคมี (CVD) ใน CVD สารตั้งต้นของก๊าซจะทำปฏิกิริยาบนพื้นผิวซิลิคอนเพื่อสร้างฟิล์มบางที่ต้องการ
ความเสถียรและความทนทานทางเคมี
ในฐานะซัพพลายเออร์ของ All Back Contact Cells เราเข้าใจถึงความสำคัญของความเสถียรและความทนทานทางเคมี เซลล์สัมผัสด้านหลังทั้งหมดได้รับการออกแบบมาให้ทำงานในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย และจำเป็นต้องรักษาประสิทธิภาพไว้เป็นระยะเวลานาน
วัสดุซิลิกอนในเซลล์ค่อนข้างเสถียรภายใต้สภาวะการทำงานปกติ อย่างไรก็ตาม อาจไวต่อการย่อยสลายเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น ออกซิเดชันและความชื้น เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน มักใช้ชั้นฟิล์มเคลือบบนพื้นผิวซิลิกอน ชั้นนี้สามารถทำจากวัสดุ เช่น ซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO₂) ทำหน้าที่เป็นกำแพงกั้นระหว่างซิลิคอนกับสิ่งแวดล้อมโดยรอบ ช่วยลดอัตราการเกิดออกซิเดชัน
ความชื้นยังสามารถทำให้เกิดปัญหาในเซลล์แสงอาทิตย์ได้ โมเลกุลของน้ำสามารถทำปฏิกิริยากับซิลิคอนและหน้าสัมผัสโลหะ ทำให้เกิดการกัดกร่อนและลดประสิทธิภาพลง เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เซลล์สัมผัสด้านหลังทั้งหมดมักถูกห่อหุ้มด้วยวัสดุ เช่น เอทิลีน - ไวนิลอะซิเตต (EVA) และแผ่นด้านหลัง EVA เป็นชั้นป้องกันที่ปิดผนึกเซลล์และป้องกันไม่ให้ความชื้นเข้ามา ในขณะที่แผ่นด้านหลังให้การสนับสนุนและการป้องกันทางกลเพิ่มเติม
ข้อดีของการออกแบบทางเคมีของ All Back Contact Cell
การออกแบบทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ของ All Back Contact Cells มีข้อดีหลายประการ ประการแรก โดยการวางหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าทั้งหมดไว้ที่ด้านหลังเซลล์ พื้นผิวด้านหน้าจะปราศจากเงาใดๆ ที่เกิดจากหน้าสัมผัส ช่วยให้ดูดซับแสงแดดได้สูงสุด ส่งผลให้ประสิทธิภาพการแปลงสูงขึ้น
ประการที่สอง การแยกขอบเขตประเภท p และ n ที่ด้านหลังทำให้การรวบรวมประจุมีประสิทธิภาพมากขึ้น โปรไฟล์การเติมสารกระตุ้นและรูปแบบการสัมผัสที่ได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังช่วยลดการรวมตัวกันของตัวพาประจุซึ่งเป็นกลไกการสูญเสียที่สำคัญในเซลล์แสงอาทิตย์
ความคงตัวทางเคมีและความทนทานของ All Back Contact Cells ยังส่งผลต่อประสิทธิภาพในระยะยาวอีกด้วย ด้วยการห่อหุ้มและการสร้างฟิล์มที่เหมาะสม เซลล์เหล่านี้สามารถรักษาประสิทธิภาพไว้ได้นานกว่า 25 ปี ทำให้เป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์
ติดต่อซื้อและขอความร่วมมือ
หากคุณสนใจที่จะรวม All Back Contact Cells เข้ากับโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณ เรายินดีเป็นอย่างยิ่งที่ได้รับการติดต่อจากคุณ ในฐานะซัพพลายเออร์ชั้นนำของเซลล์ติดต่อกลับทั้งหมดเรานำเสนอผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงพร้อมประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ไม่ว่าคุณจะเป็นผู้ติดตั้งรายเล็กหรือนักพัฒนาพลังงานรายใหญ่ ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราสามารถจัดหาโซลูชันที่เหมาะสมเพื่อตอบสนองความต้องการของคุณได้ ติดต่อเราวันนี้เพื่อเริ่มการสนทนาเกี่ยวกับความต้องการของคุณและสำรวจความเป็นไปได้ในการใช้งานโซล่าเซลล์แบบสัมผัสด้านหลังทั้งหมดในโครงการของคุณ
อ้างอิง
- กรีน, แมสซาชูเซตส์, เอเมรี, เค., ฮิชิกาวะ, วาย., วาร์ตา, ดับเบิลยู. และดันลอป, ED (2014) ตารางประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์ (เวอร์ชัน 43) ความก้าวหน้าด้านไฟฟ้าโซลาร์เซลล์: การวิจัยและการประยุกต์, 22(1), 1 - 9.
- เซ, เอสเอ็ม, & อึ้ง, เคเค (2550) ฟิสิกส์ของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์
- Luque, A., & Hegedus, S. (บรรณาธิการ). (2546) คู่มือวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์
