Sumber: www.intechopen.com/books/solar-cells/industrial-silicon-solar-cells
Oleh Mehul C. Raval dan Sukumar Madugula Reddy
Dihantar: 4 Oktober 2018 Disemak: 29 Januari 2019 Diterbitkan: 15 Mei 2019
DOI: 10.5772 / intechopen.84817
Abstrak
Bab ini akan memperkenalkan teknologi pembuatan sel solar silikon industri dengan statusnya sekarang. Struktur sel solar jenis-p dan kecekapan tinggi komersial akan dibincangkan dan dibandingkan sehingga pembaca dapat memulakan awal sel suria industri. Pandangan ringkas mengenai pelbagai langkah proses dari tekstur hingga metalisasi cetak skrin disajikan. Proses tekstur untuk wafer silikon mono-kristal dan multi-kristal telah dikaji dengan proses terkini. Gambaran keseluruhan proses termal penyebaran dan pemendapan lapisan anti-reflektif telah dikemukakan. Proses pencetakan skrin yang mantap untuk metalisasi sel solar diperkenalkan dengan langkah cepat untuk sintering kontak. Pengujian IV sel suria dengan pelbagai parameter untuk pencirian sel solar diperkenalkan. Perkembangan terkini dalam pelbagai proses dan pembuatan peralatan juga dibincangkan bersama dengan trend masa depan yang diharapkan.
Kata kunci
silikon
sel suria
pembuatan
berbilang kristal
mono-kristal
tekstur
1. Pengenalan
Fotovoltaik adalah sumber tenaga boleh diperbaharui yang penting yang berkembang pesat dari 8GW pada tahun 2007 menjadi 400GW pada tahun 2017 [1]. Seiring dengan permintaan yang semakin meningkat, kos sistem PV juga turun dengan ketara dari 35.7 $ / Wpin 1980 menjadi 0.34 $ / Wpin 2017 mempercepat penggunaannya [2]. Silikon (Si) yang merupakan bahan penting industri mikroelektronik juga menjadi bahan pukal sel suria yang banyak digunakan sejak tahun 1950-an dengan pangsa pasar> 90% [2]. Bab ini akan memperkenalkan langkah-langkah khas untuk pembuatan sel solar silikon komersial. Sejarah ringkas sel suria dan gambaran lebih mendalam mengenai jenis substrat silikon bersama dengan seni bina sel suria yang berbeza akan diperkenalkan di Bahagian 2 dan 3. Selepas itu, langkah kimia basah dan suhu tinggi yang digunakan dalam fabrikasi akan dijelaskan dalam Bahagian. 4 dan 5. Bahagian 6 akan membincangkan mengenai proses metalisasi bersama dengan parameter pencirian khas untuk sel suria komersial. Akhirnya, peta jalan masa depan dan trend yang diharapkan akan dibincangkan di bahagian penutup.
2. Evolusi sel suria
'Kesan fotovoltaik' secara harfiah bermaksud penjanaan voltan apabila terdedah kepada cahaya. Fenomena ini pertama kali diperhatikan oleh ahli fizik Perancis Edmund Becquerel pada sel elektrokimia pada tahun 1839, sementara itu diperhatikan oleh saintis Britain WGAdams dan REDay pada peranti keadaan pepejal yang terbuat dari selenium pada tahun 1876 [3]. Dari tahun 1950-an dan seterusnya, terdapat kemajuan pesat dalam prestasi sel suria komersial dari< 1%="" hingga=""> 23% [2] dan silikon telah menjadi 'kuda kerja' industri fotovoltaik sejak kemudian. Evolusi sel suria silikon ditunjukkan dalam Gambar 1.
Rajah 1. Perkembangan sel suria silikon. (a) 1941: Sel suria dilaporkan dengan persimpangan dewasa, (b) 1954: Persimpangan sel solar pn terbentuk dengan penyebaran dopan, (c) 1970: Sel ungu dengan medan permukaan belakang Aluminium, (d) 1974: Sel hitam dengan permukaan bertekstur kimia [3].
Sel suria silikon pertama yang ditunjukkan oleh Russell Ohl dari Bell Laboratories pada tahun 1940-an didasarkan pada persimpangan semula jadi yang terbentuk dari pengasingan pengotor semasa proses penghabluran semula [3]. Sel mempunyai kecekapan< 1%="" kerana="" kurangnya="" kawalan="" ke="" atas="" lokasi="" persimpangan="" dan="" kualiti="" bahan="" silikon.="" nomenklatur="" untuk="" penamaan="" kawasan="" (jenis-p:="" sisi="" yang="" merupakan="" penerangan="" dan="" jenis-n:="" sisi="" lain)="" yang="" diberikan="" oleh="" ohl="" sejak="" itu="" digunakan="" untuk="" konvensi="" penamaan="" sel="">
Selama tahun 1950-an, terdapat perkembangan pesat dalam proses penyebaran suhu tinggi untuk dopan dalam silikon. Person, Fuller dan Chaplin of Bell Laboratories menunjukkan sel solar yang cekap 4.5% dengan doping berasaskan litium, yang meningkat menjadi 6% dengan penyebaran boron. Sel suria mempunyai struktur 'wrap-up' (Rajah 1 (b)) dengan kedua-dua kenalan di bahagian belakang untuk mengelakkan kehilangan bayangan, tetapi menyebabkan kerugian resistif yang lebih tinggi kerana struktur pembungkus. Pada tahun 1960, struktur sel berkembang menjadi seperti yang ditunjukkan dalamRajah 1 (c). Oleh kerana aplikasinya untuk eksplorasi ruang angkasa, substrat resistiviti tinggi 10Ω cm digunakan untuk mempunyai ketahanan sinaran maksimum. Hubungan penyejat vakum digunakan di kedua sisi, sementara lapisan silikon monoksida digunakan sebagai lapisan anti-reflektif (ARC) di bahagian depan (FS) [3].
Pada awal tahun 1970-an didapati bahawa mempunyai aluminium sinter di bahagian belakang meningkatkan prestasi sel dengan membentuk antara muka yang sangat banyak yang dikenali sebagai 'medan permukaan belakang (Al-BSF)' dan mendapatkan kekotoran [3]. Al-BSF mengurangkan penggabungan semula pembawa di bahagian belakang dan dengan itu meningkatkan voltan dan tindak balas spektrum panjang gelombang panjang. Pelaksanaan jari yang lebih halus dan jarak dekat mengurangkan keperluan pada persimpangan doping dan menghilangkan lapisan mati. ARC titanium dioksida (TiOx) digunakan dan ketebalannya dipilih untuk mengurangkan pantulan untuk panjang gelombang yang lebih pendek dan memberikan penampilan ungu pada sel suria. Penambahbaikan selanjutnya dibuat dengan membuat tekstur wafer dengan menggunakan etsa anisotropik (100) wafer untuk memaparkan permukaan (111). Tekstur tersebut menghasilkan peningkatan cahaya dan memberikan sel-sel warna beludru gelap. Senibina sel yang diperbaiki ditunjukkan dalamRajah 1 (d). Pada tahun 1976, Rittner dan Arndt menunjukkan sel solar terestrial dengan kecekapan menghampiri 17% [3].
Sel suria pemancar pasif (PESC) mencapai kejayaan 20% kecekapan pada 1984-1986. Kawasan hubungan logam / silikon hanya 0.3% di sel PESC, sementara ARC lapisan dua ZnS / MgF2digunakan dalam kedua struktur sel. Pada tahun 1994, sel pemancar pasif belakang yang tersebar secara tempatan (PERL) dengan kecekapan 24% ditunjukkan [3]. Berbanding dengan sel PESC, sel PERL mempunyai piramid terbalik pada FS untuk pasifasi perangkap cahaya dan oksida yang lebih baik di kedua-dua belah pihak. Lapisan pasivasi oksida di bahagian belakang juga meningkatkan pantulan dalaman panjang gelombang panjang dan oleh itu tindak balas spektrum.
Sebagai tambahan kepada seni bina sel suria yang terus berkembang, terdapat juga pengembangan yang berterusan dalam bidang pembuatan dari segi peningkatan throughput, peningkatan proses-proses dan pengurangan biaya. Gambaran keseluruhan ringkas mengenai pembuatan substrat Si dan pelbagai jenis sel suria diberikan di bahagian seterusnya.
3. Teknologi sel suria silikon komersial
Si adalah bahan kedua paling banyak di bumi setelah oksigen dan telah digunakan secara meluas dalam industri semikonduktor. Silikon gred metalurgi (Mg-Si) ketulenan 98% diperoleh dengan memanaskan kuarza (SiO2) dengan karbon pada suhu tinggi 1,500-2,000 [4]. Mg-Si selanjutnya disucikan untuk mendapatkan ketulan silikon gred suria dengan ketulenan 99,99%. Potongan Si gred solar yang disempurnakan kemudian diproses lebih jauh untuk mendapatkan bentuk ingot Si mono-kristal dan multi-kristal, yang merupakan jisim silikon yang besar. Dalam Si mono-kristal, atom disusun dalam orientasi kristal yang sama di seluruh bahan. Untuk sel suria, (100) orientasi lebih disukai kerana mudah bertekstur untuk mengurangkan pantulan permukaan [5]. Si berbilang kristal, seperti namanya mempunyai beberapa butiran bahan Si dengan orientasi yang berbeza, tidak seperti substrat mono-kristal. Bahan monokristal mempunyai jangka hayat pembawa minoriti yang lebih tinggi berbanding dengan Si multi-kristal dan dengan itu kecekapan sel suria lebih tinggi untuk teknologi sel suria tertentu.
Kaedah Czochralski (Cz) untuk membuat jongkong Si mono-kristal digambarkan dalam Gambar 2 (a). Silikon lebur dengan kemurnian tinggi dikekalkan di atas titik lebur dan kemudian kristal biji ditarik pada kadar yang sangat perlahan untuk mendapatkan jongkong berdiameter 300mm dan panjang 2 m [6]. Silikon lebur boleh didoping dengan dopan jenis p atau n-jenis untuk mendapatkan jenis ingot Si mono-kristal spesifik hingga 200kg [2]. Wafer yang digergaji dari jongkong mempunyai tepi bulat dan karenanya bentuknya disebut 'psuedo square'. Jongkong silikon multi-kristal dibuat dengan mencairkan Si dengan kemurnian tinggi dan mengkristalkannya dalam wadah besar dengan proses pemejalan arah [7] seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2 (b). Proses ini tidak mempunyai orientasi kristal rujukan seperti proses Cz dan dengan itu membentuk bahan silikon dengan orientasi yang berbeza. Pada masa ini jongkong multi-kristal berat> 800kg [2] yang kemudian dipotong menjadi batu bata dan wafer digergaji lebih jauh.
Saiz wafer mono-kristal dan multi-kristal semasa untuk fabrikasi sel solar ialah 6 inci × 6 inci. Luas wafer mono-kristal akan sedikit kurang kerana bentuk pseudo-square. Bahan asas yang paling banyak digunakan untuk membuat sel suria adalah substrat Si jenis p boron doped. Substrat Si N-jenis juga digunakan untuk membuat sel suria dengan kecekapan tinggi, tetapi mempunyai cabaran teknikal tambahan seperti mendapatkan doping yang seragam di sepanjang ingot dibandingkan dengan substrat jenis-p.
Rajah 2. Gambaran (a) proses Cz untuk jongkong mono-kristal dan (b) proses pemadatan arah untuk jongkong multi-kristal.
Klasifikasi luas dari pelbagai jenis sel suria bersama dengan julat kecekapan ditunjukkan dalam Gambar 3. Teknologi medan permukaan belakang aluminium standard (Al-BSF) adalah salah satu teknologi sel suria yang paling biasa memandangkan proses pembuatannya yang agak sederhana. Ini didasarkan pada pemendapan sisi belakang penuh (RS) Al dengan proses pencetakan skrin dan pembentukan ap + BSF yang membantu mengusir elektron dari sisi belakang substrat jenis p dan meningkatkan prestasi sel. Aliran pembuatan sel suria Al-BSF ditunjukkan dalam Gambar 4. Reka bentuk standard sel suria komersial adalah dengan corak grid FS dan kenalan RS kawasan penuh.
Rajah 3. Klasifikasi jalur lebar pelbagai jenis sel suria.
Rajah 4. Aliran pembuatan sel solar Al-BSF.
Sel suria pasif emitter rear contact (PERC) meningkatkan seni bina Al-BSF dengan penambahan lapisan pasivasi sisi belakang untuk meningkatkan pasivasi sisi belakang dan pantulan dalaman. Aluminium-oksida adalah bahan yang sesuai untuk pasifasi RS dengan kecekapan sel suria purata hampir 21% yang diperoleh dalam pengeluaran [8]. Garis sel suria Al-BSF yang ada dapat ditingkatkan menjadi proses PERC dengan dua alat tambahan (pemendapan lapisan pasivasi RS dan laser untuk pembukaan hubungan setempat di RS).
Selebihnya tiga seni bina sel terutamanya teknologi kecekapan lebih tinggi berdasarkan substrat Si jenis n. Sel solar heterojunction a-Si mempunyai lapisan a-Si pada substrat Si-jenis FS dan RS jenis n untuk membentuk 'heterojunctions' tidak seperti persimpangan pn berasaskan penyebaran suhu tinggi konvensional. Teknologi sedemikian membolehkan pemprosesan pada suhu yang lebih rendah, tetapi sangat sensitif terhadap kualiti antara muka permukaan. sel solar heterojunction berasaskan-Si dihasilkan secara komersial oleh Sanyo Electric, yang kini diambil alih oleh Panasonic [9]. Dalam reka bentuk sel solar interdigitated back contact (IBC), kedua-dua kenalan terdapat di bahagian belakang untuk menghilangkan kehilangan bayangan kontak FS. Biasanya untuk sel solar IBC, persimpangan juga akan terletak di bahagian belakang. Salah satu pengeluar awal sel solar IBC jenis-n kecekapan tinggi adalah SunPower Corporation [10]. Sel dwifungsi, seperti namanya dapat menangkap cahaya dari kedua sisi sel suria. Ini memerlukan bahawa bahagian belakang juga mempunyai kontak corak grid untuk memungkinkan pengumpulan cahaya. Contoh teknologi dwifungsi adalah sel solar BiSON yang dibangunkan dan dikomersialkan oleh ISC, Konstanz [11]. Harus diingat bahawa klasifikasi yang ditunjukkan bukanlah senarai lengkap dari pelbagai jenis seni bina sel suria yang berada dalam fasa R &, hampir dengan pengkomersialan atau sudah dibuat. Bahagian seterusnya akan memberikan gambaran keseluruhan mengenai proses proses pembuatan sel suria Al-BSF.
4. Proses kimia basah untuk pembuatan sel solar
Rawatan berasaskan kimia basah adalah langkah penting dalam pemprosesan sel suria untuk penghapusan kerosakan gergaji (SDR) untuk wafer as-cut, tekstur permukaan untuk meningkatkan penyerapan sinaran suria yang masuk dan pengasingan tepi selepas proses penyebaran. Seperti yang dibincangkan di bahagian sebelumnya, terdapat terutamanya wafer silikon mono-kristal dan multi-kristal yang digunakan untuk fabrikasi sel suria. Pemprosesan berasaskan kimia basah untuk wafer jenis masing-masing akan dibincangkan di hadapan.
4.1 Tekstur wafer silikon mono-kristal
Seperti yang ditunjukkan dalam Bahagian 2, pengembangan sel surya dimulai terutama dengan wafer mono-kristal dan dengan itu menggunakan metode yang mapan dari domain mikroelektronik. Lekapan anisotropik alkali berdasarkan KOH / NaOH digunakan untuk tekstur piramid dari wafer mono-kristal. Wafer mono-kristal as-cut mempunyai pantulan rata-rata tertimbang> 30% (melebihi panjang gelombang 300-1200 nm) yang berkurang menjadi 11-12% selepas proses tekstur. Morfologi khas permukaan bertekstur alkali ditunjukkan dalam Rajah 5. Penyelesaian etsa anisotropik melekatkan permukaan (100) wafer untuk mendedahkan wajah (111) yang mempunyai ketumpatan atom silikon yang lebih tinggi dan dengan itu kadar etsa yang lebih perlahan dibandingkan dengan ( 100) muka. Ini mengakibatkan pembentukan struktur piramid rawak yang membentuk sudut 54.7 ° berkenaan dengan permukaan wafer.
Rajah 5. Morfologi permukaan khas wafer mono-kristal bertekstur alkali.
Parameter khas untuk proses tekstur alkali ditunjukkan dalam Jadual 1. Harus diingat bahawa nilai pelbagai parameter adalah petunjuk dan tidak boleh dianggap mutlak kerana terdapat pelbagai pengeluar bahan tambahan di pasaran. Isopropil alkohol (IPA) pada mulanya digunakan sebagai bahan tambahan dalam larutan tekstur, yang tidak terlibat dalam reaksi etsa, tetapi bertindak sebagai agen pembasahan untuk meningkatkan homogenitas proses tekstur dengan mencegah gelembung H2 (dihasilkan semasa reaksi) mematuhi permukaan silikon [12]. Namun pada tahun 2010, IPA secara beransur-ansur diganti dengan bahan tambahan alternatif kerana kelemahan seperti kepekatan tidak stabil kerana suhu mandi mendekati titik didih IPA (82.4 ° C), kos tinggi, penggunaan tinggi, bahaya kesihatan dan letupan [12]. Banyak kumpulan telah menerbitkan karya pembangunan untuk menggantikan IPA dengan bahan tambahan alternatif untuk mengatasi keburukan IPA, meningkatkan tetingkap proses dan mengurangkan pantulan permukaan [12,13,14,15,16]. Bahan tambahan juga mengurangkan masa pemprosesan menjadi< 10="" minit="" dan="" meningkatkan="" jangka="" hayat="" mandi="" menjadi=""> 100 larian.
Proses
KOH / IPA
KOH / bahan tambahan
KOH (%) | 3 | & lt; 3 |
IPA (%) | 6 | — |
Aditif (%) | — | & lt; 2 |
Suhu proses [° C] | & gt; 80 | 70–100 |
Saiz piramid [μm] | 5–12 | 2–7 |
Masa proses [min] | 30–40 | 5–10 |
Kandungan organik [wt%] | 4–10 | & lt; 1.0 |
Takat didih [° C] | 83 | & gt; 100 |
Umur mandi | & lt; 15 | & gt; 100 |
Jadual 1. Parameter proses untuk tekstur alkali berasaskan IPA dan berasaskan aditif wafer mono-kristal.
Proses tekstur wafer mono-kristal biasanya dilakukan dalam 'batch' yang menyiratkan bahawa wafer dimuat dalam pembawa dengan slot untuk menahan wafer (100 slot dalam pembawa) dan kemudian kumpulan diproses secara berurutan dalam mandi air untuk tekstur, pembersihan, langkah rawatan untuk membuang sisa organik dan pencemaran logam dan mengeringkan wafer yang diproses. Pembawa biasanya dilapisi dengan PVDF yang mempunyai ketahanan yang sangat baik terhadap pelbagai bahan kimia, lelasan dan keausan mekanikal. Pembawa khas untuk pengendalian wafer mono-kristal ditunjukkan dalam Rajah 6. Alat tekstur kumpulan mempunyai mandian khusus untuk setiap langkah dengan tangki dos untuk bahan kimia yang digunakan dalam tab mandi. Alat ini memproses banyak pembawa secara serentak dan dapat mencapai throughput> 6.000 wafer / jam dengan memproses empat pembawa pada masa yang sama.
Rajah 6. Kerangka untuk memuat wafer dalam alat kumpulan. Sumber: Penyelesaian RCT GmbH.
4.2 Tekstur wafer silikon pelbagai kristal
Wafer berbilang kristal menawarkan kelebihan kos berbanding dengan wafer mono-kristal dan oleh itu telah diguna pakai secara meluas. Walau bagaimanapun, kimia alkali yang digunakan untuk tekstur wafer mono-kristal tidak berfungsi dengan baik untuk wafer multi-kristal kerana adanya orientasi butir yang berbeza. Kimia berasid alternatif berdasarkan HF dan HNO3 telah dikembangkan untuk menghilangkan kerosakan gergaji dan tekstur wafer multi-kristal secara serentak [17,18]. Tekstur berasaskan larutan berasid beroperasi pada suhu di bawah suhu bilik dan dengan itu membawa kepada pengurangan pelepasan gas tindak balas, penjanaan haba yang sedikit, kestabilan larutan etsa yang lebih tinggi dan kawalan kadar etch yang lebih baik [18]. Perbandingan proses tekstur alkali dan tekstur berasid untuk wafer multi-kristal ditunjukkan dalam Rajah 7.
Rajah 7. Perbandingan tekstur alkali dan berasid untuk wafer berbilang kristal. Keluk refleksi selepas pemendapan SiNx: H juga ditunjukkan untuk perbandingan [17].
Proses tekstur berasid multi-kristal wafer dapat dilakukan dalam waktu yang jauh berkurang berbanding dengan proses tekstur alkali dan oleh itu dapat dilaksanakan dalam konfigurasi 'sebaris' di mana wafer dilewatkan melalui penggelek yang direndam dalam tabung etsa. Gambar perwakilan dari proses sebaris bersama dengan proses tekstur berasid khas ditunjukkan dalam Gambar 8. Untuk konfigurasi lima lorong, alat sebaris dapat mempunyai throughput hingga 4,000 wafer / jam. Penting untuk diperhatikan bahawa permukaan wafer yang menghadap ke bawah dalam larutan etsa bertekstur lebih baik daripada bahagian atas dan merupakan 'sisi cerah' untuk pemprosesan selanjutnya. Proses tekstur berasid membawa kepada pembentukan silikon berpori pada permukaan bertekstur yang menyerap cahaya dan juga meningkatkan penggabungan permukaan [18]. Oleh itu silikon berliang dikeluarkan menggunakan larutan alkali cair. Selepas itu, pembersihan berasid (HF + HCl) dilakukan untuk menghilangkan oksida dan pencemaran logam dari permukaan wafer.
Rajah 8. (a) Proses sebaris perwakilan dengan lima lorong dan (b) aliran proses tekstur berasid untuk wafer berbilang kristal.
Penting untuk diperhatikan bahawa proses tekstur berasid yang dibincangkan di atas sesuai untuk wafer multi-kristal slawry-wire sawn (SWS). Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, proses menggergaji dawai berlian (DWS) telah menggantikan pemotongan berdasarkan dawai buburan kerana kelebihan proses dan ekonomi [19]. Kerosakan gergaji wafer multi-kristal SWS lebih banyak daripada wafer DWS, yang mempunyai alur lurus yang dalam dan permukaan yang jauh lebih halus daripada wafer gergaji kawat bubur [19]. Kerosakan gergaji untuk wafer SWS memainkan peranan penting untuk memulakan proses tekstur, yang tidak berlaku untuk wafer DWS.
Pelbagai kaedah telah dicadangkan untuk membuat wafer multi-kristal DWS dan diringkaskan dalam Jadual 2 [20]. Dengan menyesuaikan pelbagai kaedah, pantulan hampir 0% dapat diperoleh dan dengan itu istilah 'silikon hitam' telah digunakan untuk proses tekstur wafer multi-kristal DWS. RIE adalah kaedah pertama untuk membuat silikon hitam dan menggunakan sulfur hexaflouride (SF6) untuk bertindak balas dengan Si dan gas seperti Cl2 dan O2 untuk pasif dan mengehadkan tindak balas [20]. Baru-baru ini, sel suria multi PERC komersial dengan kecekapan purata 21.3% telah ditunjukkan dengan proses tekstur berasaskan RIE [21]. Namun, oleh kerana RIE adalah proses berdasarkan vakum, throughputnya rendah dibandingkan dengan proses sebaris biasa dan juga diperlukan pra-pemrosesan dan pasca pemprosesan tambahan untuk menghilangkan kerusakan dan kerusakan gergaji akibat pengeboman ion. Varian kaedah RIE yang tidak memerlukan vakum atau plasma telah dilaksanakan dalam alat komersial [22].
Kaedah
Reagen
Topeng
Pemangkin
Pantulan minimum (%)
Pengukuhan ion reaktif (RIE) | SF6/O2, SF6/ Cl2/O2, SF6/O2/ CH4 | Tiada | Tiada | 4.0 |
Implantasi ion rendaman plasma (PIII) | SF6/O2 | Tiada | Tiada | 1.8 |
Penyinaran laser | CCl4, C2Cl3F3, SF6, Cl2, N2, udara | Tiada | Tiada | 2.5 |
Pengukiran plasma | SF6 | Zarah Ag nano | Tiada | 4.2 |
Pengukiran kimia berbantukan logam (MACE) | AgNO3/ HF / HNO3 | Tiada | Ag, Au | 0.3 |
Pengukiran elektrokimia | HF, EtOH, H2O | Tiada | Tiada | & lt; 5.0 |
Jadual 2. Pelbagai kaedah untuk tekstur wafer multi-kristal papan gergaji berlian yang digergaji [20].
Salah satu pendekatan untuk membuat tekstur wafer multi-kristal DWS adalah untuk meningkatkan kimia berasaskan tekstur berasid yang ada dengan bahan tambahan [23,24,25]. Pendekatan sedemikian berpotensi mempunyai CoO yang lebih rendah berbanding dengan pendekatan berasaskan MACE [23]. Refleksi pendekatan berasaskan aditif telah terbukti serupa dengan penyelesaian isotekstur konvensional dengan kecekapan sel solar 18.7% untuk struktur berasaskan Al-BSF [24].
Tekstur berasaskan MACE serupa dengan kaedah pengukiran asid konvensional dengan langkah tambahan pemendapan logam pemangkin. Aliran proses terdiri daripada SDR, pemendapan logam pemangkin, etsa kimia dan pasca rawatan. Kecekapan 19.2% telah diperolehi untuk sel Al-BSF multi komersial menggunakan proses tekstur MACE jenis batch [26]. Alat komersial berasaskan MACE jenis sebaris telah ditunjukkan dengan kemungkinan untuk menyesuaikan pantulan dalam kisaran 12–23% dan memperoleh kecekapan rata-rata untuk struktur Al-BSF dan PERC masing-masing 18.8 dan 20.2% [27]. Gambar perwakilan permukaan bertekstur berdasarkan proses MACE ditunjukkan dalam Gambar 9. Kos pemilikan (CoO) proses MACE sebaris berpotensi lebih rendah berbanding dengan proses MACE berasaskan kumpulan dengan ruang lingkup untuk mengurangkannya dengan mengitar semula Ag dari tab mandi tekstur [27].
Rajah 9. Wafer multi DWS bertekstur MACE, (a) permukaan dengan Ravg=12% dan (b) permukaan dengan Ravg=22% [27].
4.3 Pengasingan tepi berasaskan kimia basah
Kawasan pemancar dalam sel suria dibuat oleh proses penyebaran suhu tinggi (akan dibincangkan di bahagian depan). Semasa proses penyebaran, kaca silikat fosfor (PSG) disimpan di wafer yang harus dikeluarkan sebelum pemendapan lapisan ARC. Seperti yang digambarkan dalam Gambar 10, setelah langkah penyebaran, wilayah tipe-n juga ada di tepi dan sisi belakang wafer. Lapisan jenis-n di pinggir dan sisi belakang akan membuat pintasan pemancar dengan substrat asas dan oleh itu penting untuk membentuk kawasan-kawasan ini dan mengasingkan pemancar pada FS dari substrat dasar seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 10 (c).
Rajah 10. Pemprosesan wafer silikon selepas penyebaran dan pengasingan tepi (a) Wafer silikon bertekstur, (b) Wafer silikon yang tersebar, (c) Wafer silikon yang tersebar selepas pengasingan tepi.
Proses pengasingan tepi dapat dilakukan secara sebaris seperti proses tekstur yang dibincangkan di bahagian sebelumnya. Pengecualian dalam kes ini adalah bahawa bahan kimia hanya boleh membentuk sisi belakang dan tepi tanpa berinteraksi dengan FS. Gambar perwakilan proses pengasingan tepi ditunjukkan dalam Rajah 11. Penting untuk diperhatikan bahawa penggelek hanya terdapat di bahagian bawah untuk mengelakkan sebarang kontak larutan etsa dengan bahagian depan. Langkah-langkah berikutnya selepas pengukuhan RS serupa dengan yang terdapat di mesin tekstur sebaris.
Gambar 11. Gambar perwakilan sel suria dalam mandian pengasingan tepi sebaris
5. Proses termal untuk pembuatan sel solar
Proses suhu tinggi merupakan bahagian penting dalam pembuatan sel solar. Contoh proses tersebut ialah membentuk persimpangan pn dengan penyebaran, penembakan kontak yang dicetak skrin, pengaktifan lapisan pasifasi permukaan atau proses penyepuhlindapan yang disebabkan oleh kecacatan. Bahagian ini memperlihatkan fizik asas proses penyebaran pemancar dan pemendapan wap kimia yang disempurnakan plasma (PECVD).
5.1 Penyebaran pemancar
Penyebaran pemancar adalah salah satu langkah termal penting dalam pembuatan sel solar industri. Pemancar jenis-n sel suria silikon jenis-p kristal dibentuk oleh penyebaran fosforus (P). Dalam proses penyebaran, wafer Si dikirim dalam tungku dan didedahkan pada suhu 800-900 ° C kepada fosforil klorida (POCl3) dan O2 yang mengakibatkan pemendapan PSG pada permukaan wafer Si. Langkah ini disebut sebagai pra-pengendapan, di mana PSG [28] bertindak sebagai sumber dopan fosforus (P) untuk meresap ke wafer Si. Langkah seterusnya adalah drive-in, di mana bekalan gas dopan terputus dan P dari lapisan PSG meresap lebih jauh ke wafer Si. Hannes etal. [29] menggambarkan untuk kelayakan proses optimum untuk aplikasi fotovoltaik, tiga kesan berbeza harus dipertimbangkan. Pertama, penyebaran P dari PSG dan kehadirannya dalam keadaan aktif dan tidak aktif elektrik di wafer Si, yang meningkatkan pengumpulan semula Shockley-Read-Hall (SRH). Kedua, kemasukan kekotoran ke lapisan Si ke arah lapisan PSG. Akhirnya, pembentukan kontak logam dengan pemancar Si P-doped menarik daya yang dihasilkan.
Proses penyebaran dihitung oleh rintangan lembaran yang bergantung pada kedalaman persimpangan pn dan profil kepekatan P. Rintangan lembaran mempunyai unit Ω / cm (biasanya diukur sebagai Ω / □) dan diukur menggunakan sistem probe empat titik. Definisi ketahanan lembaran digambarkan dalamEq. (1).
di manaR=rintangan bahagian segi empat tepat (Ω); ρ=kerintangan (Ω cm); l=panjang bahagian segiempat (cm); A=luas bahagian segi empat (cm2); W=lebar bahagian segi empat (cm) ); D=kedalaman bahagian segi empat tepat (cm) danρsheet=rintangan untuk kedalaman yang diberikan (D) apabila l=W (Ω / □).
Nilai awal rintangan lembaran pemancar adalah 30-60Ω / □ dengan kedalaman persimpangan pn> 400nm dan kepekatan permukaan P tinggi. Dengan penambahbaikan pada tampalan sentuhan perak sisi depan (Ag), ketahanan lembaran pemancar kini berada dalam julat 90-110Ω / □ dengan kedalaman persimpangan sekitar 300nm dan kepekatan permukaan P yang lebih rendah. Beralih ke rintangan lembaran yang lebih besar memungkinkan untuk menangkap lebih banyak cahaya dalam spektrum UV dan biru, sambil juga mengurangkan penggabungan permukaan untuk meningkatkan Voc. Perlu diingatkan bahawa proses penyebaran berlaku pada FS (langsung terkena gas) dan juga di tepi dan RS. Sekiranya proses pengasingan tepi tidak dilakukan (seperti yang dibahas dalam Bahagian 4.3), pemancar akan bersirkit pendek dengan substrat.
Rajah 12 menunjukkan proses penyebaran POCl3 dalam sistem tiub kuarza tertutup. POCl3 adalah sumber cecair yang dibekalkan ke tiub proses dengan menggelegaknya dengan gas pembawa N2. Dengan mencampurkan
Gambar 12. (a) Perwakilan skematik proses penyebaran jenis kumpulan dan (b) gambaran representatif bagi peralatan penyebaran jenis kumpulan. Sumber: centrotherm GmbH.
Di permukaan Si,
Klorin yang merupakan produk sampingan semasa pra-pengendapan membersihkan wafer dan tiub kuarza dengan membentuk kompleks dengan logam. PSG digunakan sebagai sumber untuk memandu atom P ke permukaan Si. Semasa proses pemanduan, POCl3is dimatikan dan hanya O2is yang ditambahkan untuk membina lapisan oksida nipis di bawah PSG untuk meningkatkan penyebaran atom P ke permukaan Si.
Di dalam tiub penyebaran terdapat lima zon pemanasan seperti yang digambarkan dalam Rajah 13. Zon-zon tersebut adalah:
Zon pemuatan (LZ) - kawasan dari mana wafer dimasukkan ke dalam tiub.
Zon pemuatan tengah (CLZ) - kawasan antara zon pemuatan dan zon tengah.
Zon tengah (CZ) - kawasan tengah tiub.
Zon gas tengah (CGZ) - kawasan antara zon tengah dan zon gas.
Zon gas (GZ) - kawasan dari mana gas bergerak keluar melalui ekzos.
Rajah 13. Zon pemanasan di dalam tiub penyebaran.
Biasanya suhu setiap zon pemanasan disesuaikan untuk mendapatkan ketahanan lembaran pemancar yang sama untuk semua wafer di seberang kapal.
Persekitaran proses penyebaran harus sangat bersih dan oleh itu bahan kuarza digunakan untuk tiub. Kebersihan tiub dan pemeliharaan kawasan pemuatan juga mempengaruhi hasil proses. Oleh kerana dalam penyebaran fasa gas tidak ada residu di dalam tiub, ia menghasilkan proses yang lebih bersih. Dengan pemuatan setengah nada dalam keadaan tekanan rendah (LP) [31], throughput dapat ditingkatkan. Lazimnya 1,000 wafer dimuat dalam satu tiub dan dengan lima tiub penyebaran dalam sistem penyebaran jenis batch, throughput hingga 3,800 wafer / jam dapat dicapai untuk pembuatan sel solar.
Sistem penyebaran sebaris di mana wafer diangkut pada tali pinggang dengan asid fosforik sebagai sumber P dopan juga digunakan dalam pengeluaran komersial [32]. Namun, jika dibandingkan dengan proses sebaris, proses kumpulan lebih bersih, berkesan dan efisien. Untuk sel suria jenis-n atau konsep sel suria maju seperti PERT, penyebaran kumpulan jenis-p adalah berdasarkan sumber dopan boron (B) seperti boron tribromide (BBr3) [33,34].
5.2 Pemendapan lapisan anti-reflektif (ARC)
Permukaan Si yang telanjang memantulkan> 30% kejadian cahaya. Seperti yang dibincangkan dalam Bahagian 4, proses tekstur meningkatkan penangkapan cahaya. Adalah wajar untuk mengurangkan pantulan lebih jauh yang diperoleh dengan mendapan lapisan ARC. TiOx adalah salah satu bahan paling awal yang digunakan sebagai lapisan ARC untuk sel suria, namun kerana ia tidak dapat memberikan pasivasi permukaan yang mencukupi, ia akhirnya digantikan oleh SiNx: H [37]. Silikon oksida yang ditanam secara termal (SiO2) juga digunakan sebagai bahan pasif dalam pemecah rekod pemancar pasivasi belakang yang tersebar secara tempatan (PERL) [37]. Anggaran terma yang tinggi dan masa proses yang panjang menjadikan pasivasi berasaskan SiO2 tidak sesuai untuk pengeluaran besar-besaran sel suria [37]. Kajian komprehensif mengenai pelbagai ARC dan bahan pasif untuk aplikasi sel suria dibincangkan dalam [37].
Proses pemendapan wap kimia yang disempurnakan plasma (PECVD) sesuai untuk mendapan lapisan ARC SiNx: H yang bukan sahaja mengurangkan pantulan tetapi juga pasif pemancar jenis-n depan dan pukal sehingga meningkatkan kecekapan sel suria [36, 37]. Skema sistem PECVD jenis kumpulan ditunjukkan dalam Rajah 14. Wafer dimuat dalam perahu grafit dengan sisi depan saling berhadapan. Plasma RF berdasarkan gas proses amonia (NH3) dan silan (SiH4) yang beroperasi pada suhu 400-450 ° C mendepositkan lapisan SiNx: H yang terhidrogenasi seperti perEq. (4) [35]. Hidrogen yang digabungkan dalam filem SiNx: H meresap ke dalam pukal semasa langkah pembakaran (dibincangkan di bahagian seterusnya) dan pasifkan ikatan yang menggantung untuk meningkatkan prestasi sel suria [36,37].
Rajah 14. (a) Gambarajah skematik proses PECVD jenis batch untuk pemendapan SiNx: H dan (b) perahu grafit untuk memuat wafer Si di dalam relau PECVD.
Indeks biasan (RI) filem SiNx: H dikendalikan oleh nisbah SiH4 / NH3gas, sementara ketebalannya bergantung pada jangka masa pemendapan. SiNx: ARC berasaskan H dapat meminimumkan pantulan untuk panjang gelombang tunggal dan ketebalan panjang gelombang diberikan oleh [38],
wheret=ketebalan lapisan SiNx: H ARC, λ0=panjang gelombang cahaya masuk dann1=indeks biasan lapisan SiNx: H.
Berdasarkan hubungan tersebut, ARC juga disebut sebagai 'ARC panjang gelombang suku'. Untuk sel suria, RI dan ketebalan dipilih untuk meminimumkan pantulan pada panjang gelombang 600nm kerana ia adalah puncak spektrum suria. Ketebalan dan RI ARC dipilih untuk menjadi min geometri bahan di kedua sisi, iaitu, kaca / udara dan Si Ketebalan khas SiNx: H ARC adalah 80–85nm dengan RI 2.0–2.1 memberikan sel surya warna biru hingga biru ungu. Gambar perwakilan sel surya multi-kristal bertekstur yang disimpan dengan SiNx: H ditunjukkan dalam Gambar 15 (a), sementara variasi warna SiNx: H berdasarkan ketebalannya ditunjukkan dalam Gambar 15 (b). Penting untuk diperhatikan bahawa terdapat pergantungan pada tekstur permukaan dan warna ARC untuk parameter pemendapan yang diberikan. Terdapat pelbagai modul suria di mana warna sel surya lebih gelap tidak seperti warna biru biasa. Tahap pemendapan ARC khas dalam barisan pembuatan sel solar terdiri daripada dua sistem PECVD, masing-masing dengan empat tiub dan throughput hingga 3.500 wafer / jam.
Gambar 15. (a) Gambar perwakilan SiNx: sel solar multi-kristal bersalut H, (b) variasi lapisan SiNx: H berdasarkan ketebalannya.
SiNx: H tidak sesuai untuk pasif p-jenis Si dan oleh itu dielektrik seperti Al2O3are digunakan untuk pasif RS untuk seni bina sel seperti sel PERC [8] atau untuk pemancar jenis p dalam sel suria jenis-n. Untuk sel solar PERC, lapisan Al2O3passivating ditutup oleh SiNx: H untuk melindunginya dari pasta Al semasa proses penembakan dan juga berfungsi sebagai reflektor dalaman untuk cahaya panjang gelombang yang panjang. Sistem berasaskan PECVD komersial dan pemendapan lapisan atom (ALD) tersedia untuk mendepositkan Al2O3 dengan throughput hingga 4,800 wafer / jam [39].
6. Pencirikan logam dan pencirikan sel suria
6.1 Metallisasi berasaskan percetakan skrin
Langkah pemprosesan terakhir untuk fabrikasi sel suria adalah metalisasi FS dan RS untuk menarik kuasa dengan kerugian resistif minimum. Ag adalah bahan hubungan yang baik untuk pemancar jenis-n, sementara Al membuat hubungan yang sangat baik dengan substrat jenis-p. Gabungan pasta Ag / Al digunakan untuk mencetak pad pada RS untuk memudahkan penyambungan sel suria dalam modul. Pencetakan skrin adalah proses yang mudah, cepat dan terus berkembang untuk metalisasi sel solar.
Perwakilan skematik proses pencetakan layar ditunjukkan pada Gambar 16. Skrin mempunyai mesh keluli tahan karat yang dilapisi emulsi dengan bukaan sesuai dengan corak metalisasi yang diinginkan seperti yang digambarkan dalam Gambar 17 (a). Pasta logam tersebar di skrin melalui banjir dan gerakan pemeras yang mendepositkan pes pada sel suria berdasarkan corak skrin. Snap-off adalah jarak skrin dan sel suria. Tekanan pemeras dan jarak snap-off adalah parameter penting yang menentukan peletakan lapisan dan geometri jari-jari Ag FS.
Gambar 16. Gambaran proses pencetakan skrin untuk metalisasi sel solar.
Gambar 17. (a) Skrin emulsi Mesh dengan bukaan jari untuk percetakan FS Ag [40] dan (b) corak metallisasi FS yang mewakili.
Lapisan khas untuk pad Ag / Al RS, RS Al dan FS Ag masing-masing adalah 35-45mg, 1.1-1.4g dan 100-120mg, untuk sel solar multi-kristal 6 inci Al-BSF. Corak metalisasi Ag FS ilustrasi ditunjukkan dalam Rajah 17 (b). Pembukaan jari Ag telah berkurang hingga di bawah 30μm, sementara penggunaan 5 bar-bar semakin diterima sekarang. Dengan parameter skrin seperti itu dan meletakkan pasta yang baik, FF yang konsisten> 80% harus diperoleh untuk sel suria Al-BSF dengan kehilangan bayangan optik<>
6.2 Pengeringan dan penyaluran cepat pasta metalisasi
Pasta metalisasi terdiri daripada serbuk logam, pelarut dan pengikat organik. Sekiranya pes FS Ag, pasta ini juga mengandungi kaca-kaca ketika membentuk lapisan SiNx: H dan bersentuhan dengan pemancar jenis-n [41]. Pasta logam dikeringkan setelah dicetak dan akhirnya dihantar melalui tungku api yang cepat untuk disinter dan membentuk hubungan RS Al-BSF dan FS Ag. Contoh tungku api cepat seperti ini dengan profil suhu ditunjukkan dalam Gambar 18. Proses sintering jari FS Ag digambarkan dalam Gambar 19. Apabila sel solar melewati tungku api cepat, pengikat organik dibakar, diikuti dengan pencairan pecahan kaca dan akhirnya pembentukan kristal Ag yang menghubungi pemancar jenis-n. Profil penembakan perlu disesuaikan berdasarkan jenis pasta metalisasi dan profil penyebaran pemancar yang khusus. Sebagai contoh, suhu puncak penembakan mungkin rendah sehingga tidak membentuk hubungan ohmik yang baik pada FS, sementara suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan penyebaran Ag melalui persimpangan dan pemancaran persimpangan pn. Gambar sel solar Al-BSF multi-kristal lengkap ditunjukkan dalam Gambar 20.
Rajah 18. (a) Contoh tungku pembakaran untuk kontak logam sintering dan (b) profil suhu ilustrasi tungku pembakaran. Sumber: centrotherm GmbH.
Rajah 19. Gambaran proses penembakan. (a) Pembakaran dari pengikat organik, (b) pencairan frit kaca yang membentuk SiNx: H dan (c) Pembentukan hablur Ag di antara muka pemancar.
Rajah 20. (a) FS sel solar lengkap dan (b) RS sel solar lengkap.
6.3 Metallisasi sisi depan berasaskan penyaduran
Kos pelbagai faktor dalam pemprosesan sel suria telah menurun selama bertahun-tahun, sementara sumbangan Ag depan masih paling ketara [42]. Sejumlah besar kerja telah dilakukan untuk menggantikan Ag dengan logam gantian seperti tembaga (Cu) yang mempunyai nilai kekonduksian yang sangat dekat dengan Ag dan juga menawarkan kelebihan kos yang berpotensi besar [43,44]. Cu mempunyai daya sebaran dan kelarutan yang tinggi pada Si dan oleh itu lapisan penghalang seperti nikel (Ni) disimpan pada Si sebelum penyaduran Cu [42]. Penyaduran cahaya (LIP) yang berasal dari penyaduran konvensional menggunakan kesan fotovoltaik cahaya untuk melapisi logam yang dikehendaki dan mempunyai banyak kelebihan berbanding penyaduran konvensional [43,44].
Metallisasi sisi depan berasaskan Ni-Cu memerlukan langkah corak ARC sisi depan tambahan tidak seperti metalisasi berasaskan tampal Ag dan dalam kebanyakan kes juga langkah tambahan sintering Ni untuk mengurangkan rintangan hubungan dan mempunyai lekatan timbunan logam yang baik [42 ]. Sel solar mc-Si potong DWS komersial berdasarkan timbunan berlapis Ni-Cu-Ag telah ditunjukkan dengan lebar jari 22μm, nisbah aspek hampir 0,5 dan kecekapan serupa dengan sel suria berasaskan Ag bercetak skrin [45] ].
Penambahbaikan berterusan dalam pasta Ag FS bersama dengan kesederhanaan, kebolehpercayaan dan hasil yang tinggi dari proses pencetakan skrin telah menyukarkan metalisasi berasaskan Ni-Cu untuk bersaing dengan metalisasi FS berasaskan Ag. Walau bagaimanapun, konsep kecekapan sel suria yang tinggi seperti sel solar heterojunction bifacial, di mana Cu boleh disisipkan secara langsung ke oksida pengalir telus, proses penyaduran dipermudah dan hanya memerlukan satu alat [39]. Begitu juga, konsep kecekapan tinggi yang memerlukan pengurangan jumlah logam dapat mencapai yang sama dengan menggunakan metalisasi berasaskan penyaduran [42,46].
6.4 IV pengujian dan pencirian sel suria
Langkah terakhir adalah pengujian IV sel surya lengkap mengikut syarat ujian standard (STC), iaitu AM 1.5G, 1000W / m2 dengan simulator solar Kelas AAA. Contoh pengesanan FS sel suria ditunjukkan dalam Rajah 21. Parameter khas yang diperoleh dari penguji IV ditunjukkan dalam Jadual 3. Penguji IV mempunyai banyak parameter pencirian yang dapat membantu untuk diagnosis kecacatan sel suria. Perwakilan electroluminescence (EL) dan IR IR termal sel suria dengan beberapa kecacatan ditunjukkan dalam Gambar 22 (a) - (c). Gambar EL sel suria yang baik dengan intensiti seragam ditunjukkan dalam Gambar 22 (a), sementara untuk sel solar di mana jari FS tidak dicetak secara seragam, kontras yang lebih gelap dapat dilihat pada Gambar 22 (b). Gambar 22 (c ) menunjukkan imej IR termal sel suria dengan shunt setempat yang telah terbentuk semasa salah satu langkah pemprosesan. Pada akhirnya, sel suria disusun dalam tong kecekapan yang berbeza berdasarkan klasifikasi yang dipilih.
Rajah 21. pengukuranIV FS yang meneliti pencirian sel suria.
Parameter
Komen
Voc(V) | Sel suria mc-Si Al-BSF yang baik mempunyai nilai> 0,635V |
Isc(A) | Sel surya mc-Si Al-BSF yang baik mempunyai nilai> 9.0 A |
FF (%) | Sel solar mc-Si Al-BSF yang baik mempunyai nilai> 80% |
Kecekapan (%) | Sel surya mc-Si Al-BSF yang baik mempunyai nilai> 18.6% |
Vmpp(V) | Voltan sepadan pada titik kuasa maksimum |
Impp(A) | Arus sepadan pada titik daya maksimum |
Rs(Ω) | Sel surya mc-Si Al-BSF yang baik mempunyai nilai< 1,5=""> |
Rsh(Ω) | Sel solar mc-Si Al-BSF yang baik mempunyai nilai> 100Ω |
Irev(A) | Arus terbalik pada voltan −12V hendaklah< 0,5="" a="" untuk="" sel="" suria="" yang=""> |
Rintangan FS BB-BB (Ω) | Rintangan diukur antara BB pada FS |
Rintangan RS BB-BB (Ω) | Rintangan diukur antara BB pada RS |
Jadual 3. Parameter untuk pencirian sel solar yang diperoleh daripada pengukuran IV.
Gambar 22. (a) Gambar EL sel suria yang baik, (b) Gambar EL sel suria dengan ketidakseragaman dalam pencetakan jari Ag dan (c) gambar IR termal sel suria yang menunjukkan kehadiran shunt setempat.
7. Trend masa depan
DWS telah menjadi standard untuk wafer mono-kristal, sementara ia dijangka mempunyai bahagian pasaran> 80% menjelang 2022 untuk wafer multi-kristal [2]. SWS untuk wafer multi-kristal dijangka dihentikan pada masa itu. Dengan DWS, kehilangan kerf juga akan menjadi< 80μm="" menjelang="" 2022,="" yang="" seterusnya="" akan="" mengurangkan="" penggunaan="" poli-si="" per="" wafer="" di="" bawah="" 15g.="" reka="" bentuk="" 3bb="" untuk="" kenalan="" depan="" dijangka="" dihentikan="" pada="" tahun="" 2020="" dengan="" bahagian="" 50%="" untuk="" reka="" bentuk="" 5bb.="" dengan="" penambahbaikan="" berterusan="" dalam="" pasta="" dan="" skrin="" ag,="" lebar="" jari="" fs="" diproyeksikan="" akan="" berkurang="" menjadi="" 30μm="" menjelang="" 2022.="" alat="" pemprosesan="" kimia="" basah="" telah="" mencapai="" 8,000="" wafer="" jam="" pada="" 2018="" dan="" akan="" menyentuh="" 9,000="" wafer="" j="" menjelang="" 2020.="" peralatan="" pemprosesan="" termal="" telah="" mencapai="" kelajuan="" 5000="" wafer="" j="" pada="" tahun="" 2018="" dan="" dijangka="" melintasi="" 7,000="" wafer="" j="" menjelang="" tahun="" 2020.="" bahagian="" metalisasi="" dan="" pengujian="" penyortiran="" iv="" dijangka="" mempunyai="" throughput=""> 7,000 wafer / j menjelang 2022.
Teknologi sel berasaskan Al-BSF yang mempunyai pangsa pasar> 60% pada 2018 dijangka berkurang menjadi< 20%="" menjelang="" 2025.="" dengan="" penekanan="" lebih="" banyak="" pada="" konsep="" sel="" suria="" kecekapan="" tinggi,="" bahagian="" perc="" teknologi="" dijangka="" menjadi=""> 50% menjelang 2022. Kecekapan pengeluaran Mono PERC dijangka menjadi> 22% pada tahun 2022, sementara untuk multi PERC ia seharusnya menyentuh 21% pada masa yang sama. Aspek penting yang berkaitan dengan multi-PERC adalah pengurangan masalah berasaskan LeTID untuk meminimumkan kehilangan kecekapan setelah pemasangan modul di lapangan. Sel Si HJ dengan kecekapan> 22% pada tahun 2018 setelah dijangkakan mencapai kecekapan stabil 23% pada tahun 2020, dengan pangsa pasar sekitar 10% pada tahun 2022. Sel bifasial kecekapan tinggi dengan kelebihan tambahan untuk memanfaatkan solar radiasi dari bahagian belakang dijangka mempunyai bahagian pasaran 20% menjelang 2022. Sel surya belakang jenis-N dijangka menyeberangi kecekapan 24% pada tahun 2020.
8. Kesimpulan
Sel suria Si telah menjadi bahagian penting dari domain tenaga boleh diperbaharui selama beberapa dekad yang lalu dengan teknologi pembuatan yang matang. Wafer multi-kristal jenis P telah menjadi tempat tinggal utama untuk pengeluaran sel solar. Walau bagaimanapun, dengan kecekapan yang lebih tinggi dan penurunan kos pengeluaran, sel suria mono-kristal juga telah memperoleh bahagian yang besar dan diharapkan dapat bersaing erat dengan wafer multi-kristal dalam waktu dekat. Untuk teknologi Al-BSF standard, 19 dan 20% telah menjadi tanda aras untuk sel suria multi-kristal dan mono-kristal. Sel Mono-PERC dan multi-PERC masing-masing telah mencapai kecekapan stabil 21,5 dan 20%. Di samping itu, PERC juga menyediakan pendekatan yang lebih mudah untuk sel suria dwifungsi dengan mempunyai corak grid pada RS dan bukannya hubungan kawasan penuh. Sel suria jenis-n dan bifacial dengan kecekapan tinggi mempunyai bahagian pasaran< 10%="" yang="" dijangka="" meningkat="" pada="" masa="" akan="" datang.="" teknologi="" pembuatan="" telah="" matang="" dalam="" beberapa="" tahun="" kebelakangan="" dengan="" peningkatan="" lebih="" lanjut="" untuk="" meningkatkan="">
Ucapan terima kasih
Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada rakan-rakan dari RCT Solutions GmbH dari mana beberapa isi bab ini telah diambil. Mehul C.Raval ingin mengucapkan terima kasih kepada rakan sekerja Jim Zhou untuk perbincangan mengenai tekstur silikon hitam.
