Krystaliczny krzem to szczególny rodzaj ogniwa fotowoltaicznego składającego się z pojedynczego kryształu lub wielu kryształów krzemu . Do produkcji ogniw z krystalicznego krzemu (c-Si) wykorzystuje się płytki krzemowe o grubości 160–240 μm, czyli cienkie plasterki krzemu wycięte z pojedynczego kryształu lub bloku. Proces produkcyjny płytek krzemowych decyduje o rodzaju powstającego ogniwa.
Jakie są rodzaje ogniw słonecznych z krzemu krystalicznego?
Istnieją trzy rodzaje ogniw słonecznych:
- Monokrystaliczny
- Polikrystaliczny
- Wzrost folii zdefiniowany jako taśma lub arkusz
Jakie są zalety ogniw słonecznych z krzemu krystalicznego?
Poniżej wymieniono niektóre zalety tego typu ogniw słonecznych:
- Dojrzałość: Dostępnych jest wiele informacji pozwalających ocenić niezawodność i solidność konstrukcji, co jest kluczowe przy pozyskiwaniu funduszy na projekty wdrożeniowe.
- Wydajność: Typowa przemysłowa krzemowa komórka zapewnia większą wydajność niż jakiekolwiek inne urządzenie jednozłączowe produkowane w dużych ilościach. Ponieważ mniej ogniw słonecznych musi być wyprodukowanych i zainstalowanych dla danej wydajności, wyższa wydajność obniża ostateczny koszt instalacji.
- Niezawodność: Ogniwa krzemowe krystaliczne mogą służyć jako moduły przez ponad 25 lat, przy nieznacznym długotrwałym pogorszeniu.
- Obfitość: W skorupie ziemskiej krzem jest drugim pod względem rozpowszechnienia pierwiastkiem (po tlenie).
Jak powstają ogniwa słoneczne z krystalicznego krzemu?
Do produkcji typowych ogniw słonecznych z krzemu krystalicznego wykorzystuje się krzem monokrystaliczny (single crystal) lub polikrystaliczny. Do produkcji ogniw monokrystalicznych stosuje się pseudokwadratowe płytki krzemowe, podłoża wykonane z kulek hodowanych metodą Czochralskiego , techniką float-zone, techniką wzrostu wstęgowego lub innymi nowatorskimi metodami . Tradycyjnie, kwadratowe podłoża krzemowe wycinano z wlewek odlewanych w tyglach kwarcowych, aby wytwarzać polikrystaliczne ogniwa słoneczne z krzemu.
Powłoka antyrefleksyjna (ARC) z dwutlenku tytanu (TiO2) lub azotku krzemu (SiN), często nakładana na powierzchnie krzemu, jest nakładana w celu ograniczenia ilości światła odbijanego przez ogniwo słoneczne, co w konsekwencji nie jest wykorzystywane do generowania prądu. Górna część ogniwa słonecznego może być teksturowana strukturami piramidalnymi o wielkości mikrometrów , tworzonymi techniką trawienia chemicznego, aby zmaksymalizować pułapkowanie i absorpcję światła.
Przeczytaj także: Czym jest pasmo przewodzące?
Podłoże krzemowe typu p domieszkowane borem jest zwykle pokrywane obszarem n+ domieszkowanym fosforem, aby utworzyć złącze pn. Tylny kontakt jest często wykonywany przy użyciu elektrody metalowej, takiej jak aluminium, podczas gdy przedni kontakt jest zwykle wykonywany przy użyciu pasty srebrnej nanoszonej sitodrukiem, która jest nakładana na warstwę ARC.
Dyfuzja nośników mniejszościowych zachodzi w warstwach domieszkowanych p i n krystalicznego krzemowego ogniwa słonecznego, gromadząc nośniki ładunku. Gromadzenie nośników jest wspomagane przez długie odcinki dyfuzji (> 200 mikrometrów) w całym zakresie grubości ogniwa słonecznego, w którym zachodzi absorpcja optyczna.
