Structura celulelor solare IBC

Stratul principal al celulelor solare IBC este pastila c-Si de tip n sau p care servește ca strat de absorbție. Acest strat este creat prin doparea stratului c-Si cu bor sau fosfor pentru a produce pastile dopate de tip p sau n. Ulterior, de obicei se aplică o acoperire antireflexă și de pasivare realizată din SiO pe una sau ambele părți ale celulei solare.

Variațiile cheie structurale în celulele solare IBC includ introducerea unui strat de difuzie caracterizat prin intersectarea straturilor de tip n și de tip p, permițând instalarea contactelor metalice pe partea din spate.

În ultimul pas, fiecare contact metalic al celulei solare IBC este plasat pe partea din spate a celulei, asigurându-se că partea din față a celulei este complet lipsită de materiale de umbrire. Acest lucru permite, de asemenea, plasarea mai largă a contactelor, reducând astfel rezistența în serie a celulei.

Majoritatea celulelor solare IBC sunt alcătuite în principal din pastile c-Si utilizate ca strat de absorbție de tip n, deși se folosesc și pastile de tip p. Siliciul monocristalin (mono c-Si) este alegerea cea mai obișnuită datorită eficienței sale mai mari, dar se poate utiliza și siliciul policristalin (poly c-Si).

Un strat antireflexiv și de pasivare este acoperit pe una sau ambele părți ale pastilei c-Si, utilizând un strat subțire de dioxid de siliciu (SiO2) aplicat printr-un proces de oxidare termică. Alte materiale potrivite precum nitrat de siliciu (SiNx) sau nitrat de bor (BNx) pot fi, de asemenea, utilizate.

Pentru a reașeza contactele din față pe partea din spate a celulei solare IBC, trebuie introduse straturi de emițător n+ și p+ distribuite sau intersectate, cunoscute și sub denumirea de straturi de difuzie. Pentru a fabrica aceste straturi, se aplică procese precum difuzia mascată, implantarea cu ioni sau doparea cu bor cu ajutorul laserului pe pastila de tip n, creând regiuni dopate de tip p menținând integritatea stratului de tip n.

Contactele metalice pot fi plasate folosind metode de ablație cu laser sau depunere chimică umedă, cu materiale metalice obișnuite precum argint, nichel sau cupru, care servesc drept contacte pentru celulele solare IBC.

Principiul de funcționare al celulelor solare IBC

Celulele solare IBC, similare cu cele solare Al-BSF, generează energie solară prin efectul fotovoltaic. Încărcătura este conectată între terminalele pozitive și negative ale panoului cu celule solare IBC, convertind fotoni în energie electrică, furnizând astfel energie solară încărcăturii.

La fel ca și celulele solare tradiționale, fotoni afectează stratul de absorbție al celulelor solare IBC, excitând astfel electroni și creând perechi electron-holi (e-h). Deoarece celulele solare IBC nu au contacte metalice care să umbrească partea din față a celulei, aceste celule solare au o suprafață mai mare pentru conversia impactului fotonilor.

Perechile electron-holi formate în partea din față a celulelor solare IBC sunt apoi colectate de stratul interdigitat de tip p de la partea din spate. Electronii colectați curg de la contactul metalic de tip p la încărcătură, generând electricitate, și apoi se întorc la celula solară IBC prin contactul metalic n+, completând ciclul specific e-h.

Procesele de fabricație pentru celulele IBC

Comparație între tehnologiile PERC, IBC și TOPCon

Avantajele tehnologiei IBC

• Fața celulei nu are linii metalice care să facă umbrire, ceea ce poate elimina pierderile de curent datorate umbrelor de electrozi metalici și să maximizeze utilizarea fotonilor incidenți. Comparativ cu celulele solare convenționale, curentul scurtcircuit poate fi crescut cu aproximativ 7%.
• Electrozii pozitivi și negativi se află pe partea din spate a celulei, ceea ce face inutilă umbrirea liniilor de grilă. Dimensiunea liniilor de grilă poate fi mărită în mod corespunzător pentru a reduce rezistența în serie și a îmbunătăți factorul de umplere (FF).
• Pasivarea suprafeței și structura de captare a suprafeței pot fi optimizate pentru a reduce rata de recombinație de pe suprafața frontală și reflexia de pe suprafață, îmbunătățind astfel tensiunea la circuit deschis (VOC) și densitatea curentului la scurtcircuit (JSC), deoarece fața frontală nu prezintă preocupări precum umbrirea liniilor sau contactul metalic.
• Plăcută din punct de vedere estetic și potrivită în special pentru integrarea în clădiri fotovoltaice, oferind perspective comerciale bune.

Direcția de dezvoltare a eficienței celulelor solare IBC

Celulele solare IBC utilizează tehnologia avansată Interdigitated Back Contact prin plasarea strategică a contactelor pe partea din spate pentru a minimiza umbrirea și pierderile de curent, rezultând într-o eficiență de conversie a energiei fără egal.

Coeficient de temperatură scăzut

Panourile solare IBC prezintă o stabilitate mai mare în medii cu temperaturi ridicate în comparație cu panourile tradiționale (coeficient de temperatură de -0,29% / ℃). Designul lor minimizează rezistența internă și pierderile de căldură, ceea ce ajută la menținerea unei eficiențe mai mari de conversie în condiții de temperatură crescută.

Prognoza privind dezvoltarea viitoare a celulelor solare IBC

Kopecek a declarat pentru revista PV: „Până în 2028, modulele solare IBC ar putea înlocui TOPCon, produsul principal actual de pe piață.” Tranziția către produsele IBC ar putea începe încă din 2025, iar până în 2030, produsele tradiționale ar putea să fie treptat eliminate de pe piață.

Kopecek a afirmat că cota de piață globală a modulelor solare IBC este de așteptat să crească de la aproximativ 2% în 2022 la aproximativ 6% până în 2026, putând ajunge la 20% până în 2028 și depășind 50% până în 2030.

Referință：

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 Panou solar IBC

Articole recomandate despre tehnologia IBC