Kunnskaper

Introduksjon til solcellematerialer

Introduksjon til solcellematerialer

1. Utviklingshistorien til solceller:

Siden 1839, da Becqueral først observerte den solcelleeffekten i kjemiske celler, folks forskning på råvarer til solceller har aldri stoppet. I utviklingsprosessen av solceller har det vært forskjellige batterier av forskjellige strukturer, for eksempel Schottky-batterier, M1S-batterier MINP-batterier; Heterojunction-celler (som ITO (n)/Si (p), a-Si / c-si, Ge / Si), etc., hvor homogene pn-junction-celler til slutt dominerer. Solceller utmerker seg ved materialer, inkludert: krystallinske silisiumceller, TOPCon-celler, amorfe celler, selenbatterier av kobberstål, batterier for pundhakke, arsenidbatterier, etc. Fordi silisium er det nest mest tallrike grunnstoffet på jorden, den mest modne teknologien, og de stabile og giftfrie egenskapene til krystallinsk silisium, har det blitt hovedmaterialet for solcelleforskning og anvendelse.

2. Utvikling av krystallinske silisiumsolceller:

Utviklingen av krystallinske silisiumceller er delt inn i tre stadier. Den første fasen: I 1954 utviklet Bell Labs en krystallinsk silisiumcelle med en effektivitet på 6 %, og den moderne æraen med silisiumceller begynte. I de følgende 10 årene fortsatte bruken av krystallinske silisiumceller å utvide seg, og prosessen fortsatte å forbedre seg. Den andre perioden begynte på begynnelsen av 70-tallet, hvor konverteringseffektiviteten til solceller ble kraftig forbedret, og samtidig ble bakkebruken av krystallinske silisiumsolceller utvidet, og kostnadene fortsatte å synke. På begynnelsen av 90-tallet gikk krystallinske silisiumceller inn i et stadium av rask utvikling, hovedsakelig for å introdusere overflatepassiveringsteknologi, redusere kontaktrekombinasjonseffekten, etterbehandling for å forbedre bærerens levetid og forbedre lysfangende effekten i produksjonsprosessen til batteriet. Batterieffektiviteten har blitt kraftig forbedret, produksjonskostnadene er ytterligere redusert, og applikasjonene har blitt utvidet.

3. Fordeler med monokrystallinske silisiumsolceller

Siden midten av 70-tallet har krystallinsk silisium dominert råstoffet til solceller. Solceller er hovedsakelig delt inn i: monokrystallinske silisiumceller, polykrystallinske silisiumceller og tynnfilmkrystallinske silisiumceller. Fremveksten av polykrystallinske silisiumceller har redusert produksjonskostnadene for solceller, og dets produksjonsutstyr og produksjonsprosess er enkle og har lave materialkrav. På grunn av ulike defekter i materialer og prosesser er konverteringseffektiviteten imidlertid lav. Monokrystallinske silisiumceller bruker silisium med høy renhet som råmateriale, dyrket ved sonesmelte- og rensemetode (FZ-metode) eller løftemetode (CZ-metode), og deres gjennomsnittlige konverteringseffektivitet kan nå 24 % venstrestein, som er mer enn 5 % høyere enn for solceller i polykrystallinsk silisium.

4. Utviklingstrenden av solcellepaneler

Med utviklingen av industrien blir kostnadene for monokrystallinske silisiumceller lavere og lavere. Ytelsen er stabil, konverteringseffektiviteten gjør også gjennombrudd, og den har blitt det viktigste råmaterialet for solcellepaneler. Fra faststoff-fysikkens perspektiv er ikke silisiummaterialer de mest ideelle fotovoltaiske materialene. Hovedsakelig fordi silisium er en båndgap-halvleder, er lysabsorpsjonskoeffisienten lav, så studiet av andre fotovoltaiske materialer har også blitt en trend. Blant dem regnes kadmiumtellurid (CdTe), kobberindiumselen (CulnSe2) og perovskitt for å være tre meget lovende solcellematerialer, og det er gjort noen fremskritt, men det er fortsatt en lang vei å gå fra storskalaproduksjon og konkurrere med monokrystallinske silisiumceller.