Soti nan: https://pvlab.epfl.ch/
Istorik
Photovoltaics (PV) enèji se sou kwen an nan vin tounen youn nan sous prensipal la nan enèji, ak Silisyòm kristalin te domine mache a ki pa gen okenn siy chanjman nan fiti prè. Silisyòm ki baze sou heterojunction selil solè (Si-HJT) se yon sijè cho nan kristalin Silisyòm fotovoltaik jan li pèmèt pou selil solè ak konvèsyon efikasite enèji dosye-jiska 26.6% (figi 1, gade tou Yoshikawa et al., Nature Enèji 2 , 2017 ). Pwen kle nan Si-HJT se deplasman nan kontak trè rekombinasyon-aktif soti nan sifas la cristalline pa ensèsyon nan yon fim ak bandgap lajè. Pou rive nan potansyèl la aparèy plen, eterolojik-koòdone dansite leta yo ta dwe minim. Pratikman, idwojèn amorph silikon (yon-Si: H) fim nan sèlman yon kèk nanomèt nan epesè yo apèl kandida pou sa a: bandgap yo se pi laj pase sa yo ki nan C-Si, epi, lè intrinsèques, fim sa yo ka diminye sifas la c-Si eta dansite pa idojèn. Anplis de sa, sa yo fim ka doped relativman fasil, swa n- oswa p-kalite, sa ki pèmèt pou (lithografi-gratis) fabwikasyon nan kontak ak valè dosye ki ba pou saturation aktyèl la dansite. Enpresyonan gwo-zòn (> 100 cm 2 ) efikasite enèji-konvèsyon (~ 25%) yo te rapòte pa plizyè konpayi ( Tagushi et al., IEEE JPV 4, 2014 , Adachi et al .. APL 104, 2015 ...).
Figi 1: Monokristin Silisyòm solè selil dosye efikasite evolisyon nan 20 dènye ane yo.
Yon chema ak dyagram band nan yon selil heterojunction tipik yo bay nan figi 2. Aparèy debaz la karakteristik sou devan (ekleraj) bò siksè yon intrinsèques yon-SI: H kouch pasivasyon ak yon p embedded amorph silisyòm tou de depoze pa plasma ranfòse depo chimik vapè (PECVD). Sou tèt kouch Silisyòm yo, se yon depo vapè fizik transparan (TCO) ki depoze transparan (TCO) depoze fizik vapè fizik (PVD) e koleksyon chaj la fèt pa yon ekran enprime metalik kontakte grille. Sou bò bak la, yo itilize yon chemen elektwon kolekte, epi li konpoze de yon kouch pasivasyon a-Si: H, yon doped silikon amorph n-tip (tou de depoze pa PECVD), yon kouch TCO ak yon kouch kontakte metallik ( depoze pa PVD).
| |
Figi 2: Left: Dyagram chimik nan yon selil solè heterojunction (pa echèl). Dwa: Dyagram elektwonik nan nwa nan ekilib nan yon selil solè heterojunction (pa echèl).
Figi 3 montre sijè prensipal yo nan rechèch kounye a kouri dèyè nan gwoup la. Sa a ale soti nan fondamantal nan mekanis pasivasyon, nan devlopman nan altènatif kontak rapid ekstrè negatif la (elektwon) ak pozitif (twou) chaj elektrik, nan devlopman nan achitekti aparèy inovatè ak etid la nan enpak kondisyon opere sou sede a enèji nan modil fotovoltaik.
Figi 3: Sijè rechèch aktif alantou Silisyòm ki baze sou heterojunction selil solè.
Sifas pasivasyon
Pwogrè Recent nan gwo-echèl pwodiksyon de Silisyòm-wo pouri te fè-wo-bon kalite Silisyòm pen ki disponib fasilman pou pwodiksyon an mas. Dansite a ki ba ki ba nan gato sa yo fè efikasite sou 25% reyalize pou achitekti aparèy apwopriye. Premye defi pou fè aparèy sa yo ki wo-efikas se asire ke sifas la nan pen an pa prezante domaj elektwonikman aktif. Sa yo pasivasyon sifas ka reyalize nan divès fason, ki pi lajman envestige nan PV Lab-yo te itilize nan plasma-depoze idrogenated silikon amorphe (a-Si: H). Sa a pwouve se youn nan kouch ki pi efikas yo bay pasivasyon trè bon, sa ki pèmèt anpil gwo konpayi asirans lan nan silisyone gato, osi byen ke dosye-wo efikasite. Fenomèn yo dèyè pasivasyon sifas ki soti nan yon-Si: H (ak oksid li yo ak alyaj karbid), wòl idwojèn, efè chofaj oswa limyè-ekleraj enteresan kaptivan syantifik ki fè jaden sa a toujou trè aktif [Kobayashi2016].
Kontakte fòmasyon
Dezyèm defi a lè bati yon selil solè trè efikas ki soti nan yon wafer Silisyòm-wo kalite se koleksyon an selektif nan chaj pozitif ak negatif nan de tèminal espasyèlman separe. Sa yo koleksyon selektif ralanti sou semi-pèmeyab manbràn elektwonik, ofri yon koneksyon elektrik ki ba-rezistans pou yon kalite chaj (eg elektwon) pandan y ap bloke ak flit minimòm lòt kalite (twou). Itilize nan kouch silikon dopere amorphe (p-kalite ak n-type yon-Si: H) pwouve ke yo dwe yon fason trè efikas pou ofri selektivite sa yo ak efikasite mondyal ki jwenn lè l sèvi avèk kontak sa yo pa plizyè laboratwa ak konpayi [DeWolf2012]. Moun sa yo ki fim prezante plizyè limit, ki gen ladan absòpsyon parazit nan selektif limyè ak ki pa ideyal (ak miyò yon rezistans ki pa neglijab chaje ekstraksyon ak kondiksyon ba lateral). Demontre pwopriyete fondamantal ki nesesè pou yon ideyal selektif kontak (ki gen ladan materyèl, men tou pwopriyete koòdone) se kle pou devlope pi efikas aparèy ki baze sou pwosesis ki pi senp. Aplike roman materyèl apwopriye kòm kontak konpayi asirans-selektif se yon sijè trè aktif nan fen sa a ak desine ak fabrike apwopriye materyèl se yon konsantre fò nan gwoup la.
Aparèy achitekti
Dopant-gratis solè solè: Pandan ke yon lide ki dire lontan ke yon aparèy fotovoltaik mande dotasyon kontak nan polarite opoze yo dwe efikas, yon konpreyansyon ki sot pase nan fizik nan selil solè sigjere ke li pa t 'ka a: Plizyè architectures kontak ka teyorikman bay menm jan an aparèy efikas. Demonstrasyon eksperimantal nan yon selil segondè-efikasite antyèman dopan-gratis cristalline Silisyòm - lè l sèvi avèk yon ti kras sub-stoichiometric MoO 3 ak LiF kòm kontak twou ak elektwon-selektif - ouvè wout la nan direksyon achitekti aparèy nouvo, ak anpil senplifye pwosesis ak anpil desen senp [Bullock2016].
Entèrgalitèr tounen kontakte (IBC) selil solè: Pou ekstrè chaj elektrik ki sòti nan yon selil solè Silisyòm, kontak metal yo mande yo. Lè nou konsidere ke nan solè tradisyonèl-achitekti negatif (elektwon) ak pozitif (twou) chaj yo kolekte sou chak bò nan plato a, konsepsyon an IBC kolekte tou de kalite chaj sou dèyè a nan plato a. Sa a pèmèt yo mete tout metal ki nesesè yo ekstrè sa yo chaj sou dèyè a nan waf la, enben, anpeche lonbraj ak pèmèt yon aktyèl ki pi wo yo dwe pwodwi. Pandan ke senp nan prensip, apwòch sa yo prezante anpil defi syantifik ak teknolojik [Tomasi2017].
Ti aparèy ti zòn: Lè nou jwenn selil rekò pou pifò fotovoltaik teknoloji yo jwenn sou aparèy ti zòn yo (1 cm 2 oswa pi ba a), efikasite dosye ki resan pou aparèy Silisyòm ki baze sou plafon yo te jwenn nan pi gwo zòn> 100 cm 2 . Longè a gwo difizyon nan transpòtè fotogenerated nan Silisyòm (tipikman nan echèl milimèt) fè rekombinasyon kwen yon pwoblèm an patikilye, ak fabwikasyon an nan ti aparèy difisil. Yon konpreyansyon pi bon nan pèt ki gen rapò ak zòn ak devlopman nan pasivasyon kwen te kapab pèmèt efikas ti-zòn aparèy yo dwe fè ap detann bezwen an tèm de metallizasyon.
Kondisyon operasyon yo
Komen optimize selil solè yo te fè pou rive nan pi wo pèfòmans anba kondisyon tès estanda (25 ° C, 1000 W / m2, AM1.5 spectre). Kondisyon sa yo pa reprezantan nan sa yo ki gen eksperyans nan jaden an pandan operasyon. An patikilye, modil enstale nan klima cho ak solèy eksperyans yon nivo iradyasyon segondè men tou yon tanperati opere segondè ki se prejidis nan pwodiksyon enèji yo. Tanperati opere segondè ka sepandan dwe benefisye nan ka patikilye simonte baryè tèmik ak amelyore transpò chaj. Tailored optimize pou kondisyon espesifik klimatik ka bay plizyè pousan benefis enèji anyèl sou apwòch estanda. Li te tou montre ke pèt rezistans akòz enpak koneksyon selilè pa sèlman efikasite nan modil, men tou koyefisyan tanperati a nan modil, en bezwen an pi fò pou entèkonèksyon ki ba-rezistans nan klima cho.
