Discussie over N-type en P-type kristallijn silicium zonnecel

- Mar 14, 2019-


N type HJT or HIT solar cell

 

Bespreking in de zonne-PV-industrie waarover de kristallijn silicium (c-Si) technologie dominant is, is lang geweest: monokristallijn, gekweekt door de Czochralski-methode, of multikristallijn, gefabriceerd door directionele stolling. Onlangs is traditioneel hoger geprijsde mono vergelijkbaar geworden op een $ / W-basis geïnstalleerd naar multi, wat heeft geleid tot een aanzienlijke groei van het monoverstijgend marktaandeel in 2016. Nu begint het interessant te worden om de verschillende verdiensten en tekortkomingen van verschillende soorten monocentrale te onderzoeken. Si-technologie.

 

Mono c-Si-cellen kunnen grofweg in twee categorieën worden verdeeld; p-type en n-type. P-type cellen zijn gedoteerd met atomen die één minder elektron bevatten dan silicium, zoals boor, wat resulteert in een positieve (p) lading. N-type cellen, aan de andere kant, zijn gedoteerd met atomen die één meer elektron dan silicium hebben, waardoor ze negatief (n) zijn. Hoewel cellen van het n-type een hoger efficiëntiepotentieel bieden dan p-type cellen, zijn ze duurder (Lai, Lee, Lin, Chuang, Li, & Wang, 2016).


Het belangrijkste probleem waarmee celfabrikanten te maken hebben wanneer zij p-type c-Si-cellen willen verkopen, is door licht geïnduceerde afbraak (LID). DEKSEL is een fenomeen dat leidt tot de afbraak van de levensduur van de drager van p-type monokristallijne siliciumcellen tijdens blootstelling aan licht; de levensduur van de minderheidsdrager wordt beïnvloed door het licht doordat er te veel draaggaren in de cel worden geïnjecteerd (Walter, Pernau, & Schmidt, 2016). De levensduur van de minderheidsdrager van een cel, die wordt gedefinieerd als de gemiddelde tijd die een vervoerder in een aangeslagen toestand kan doorbrengen na het genereren van elektronenboringen vóór de combinatie, bepaalt de efficiëntie van de cel. Cellen met kortere levensduur van minderheidsdragers zullen gewoonlijk minder efficiënt zijn dan cellen met een lange levensduur.

 

De n-type materialen voor het fabricageproces van zonnecellen vereisen een extra stap in vergelijking met zonnecellen gefabriceerd op p-type substraten. In feite hebben de p-type substraten enkele voordelen in termen van de verwerking van zonnecellen, zoals het gemak van fosfortettering, hetgeen bijdraagt aan verbetering in celefficiëntie, specifiek voor mc-Si-wafels. De emittervorming in het geval van substraten van het n-type moet worden uitgevoerd via het boor-diffusieproces, dat hogere temperaturen vereist in vergelijking met de fosfordiffusie voor p-type cellen, hetgeen het celvervaardigingsproces complexer maakt. Bovendien maakt het proces voor twee afzonderlijke diffusiestappen (emitter en BSF) het nog ingewikkelder en duurder. Tijdens het boor diffusieproces, is een andere belangrijke kwestie de vorming van born rich layer (BRL) die goed is voor het gasbindend doel, maar de levensduur van de drager in bulk verslechtert. Onlangs is een bijzonder effectieve methode voor het verwijderen van BRL zonder de injectie van getterverontreinigingen ontwikkeld.

 

Er zijn een aantal zonnecelstructuren met hogere rendementen die al met succes zijn geïmplementeerd met substraten van het n-type. Figuur 1 illustreert deze zonnecelstructuren op substraten van het n-type kort. De celstructuren die zijn ontworpen op n-type substraten zullen kort worden besproken in de voorgaande paragrafen. Deze celstructuren kunnen worden gecategoriseerd volgens de technieken die worden gebruikt voor celverwerking en worden als volgt beschreven: (1) Front surface field (FSF) Al rear-emitter-cellen (n + np + cellen) kunnen de contacten aan de voorkant of aan de achterkant en normaal heeft fosforgediffundeerde FSF; (2) front-emitter-cellen aan de achterkant (BSF) (p + nn + cellen) kunnen ook de contacten aan de voor- of achterzijde hebben en zijn gewoonlijk boor-gedoteerde emitters met met fosfor gedoteerd BSF; (3) ionen geïmplanteerde emitterscellen hebben de emitter gevormd door ionenimplantatieproces en kunnen worden gerealiseerd voor zowel front- als achtercontactschema's op n + np + en p + nn + structuren; (4) heterojunctie met intrinsieke dunne laag (HIT) celstructuur.

 

N type substrate solar cell structure chart

Figuur 1: N-type substraat zonnecelstructuren