Солнечная энергия стала самым дешевым источником электроэнергии во всё большем количестве мест по всему миру. Согласно последнему отчету Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), уровень затрат на энергию (LCOE), производимых крупными солнечными электростанциями, составляет около 0,068 долл. США за кВт-ч, по сравнению с 0,378 долл. США за кВт-ч десять лет назад. Только за период с 2018 по 2019 год цена упала на 13,1 процента.

 

Это стало возможным благодаря появлению высокоэффективных и недорогих технологий, таких как PERC, PERT и двухфазных модулей. Из них PERC является зрелой технологией с относительно простым процессом и поэтому имеет низкую стоимость владения. С технологией PERC LONGi достигла рекордной эффективности ячейки в 24,06 % ( январь2019). Несмотря на хорошие показатели эффективности, важнее всего средние показатели эффективности преобразования в объемном производстве и стабильность эффективности во времени. Специалисты по технологиям часто указывали на проблему, с которой технология PERC сталкивается в первые дни в связи с потенциальными последствиями деградации. Компания LONGi поняла проблему на раннем этапе и начала исследования и тестирование, чтобы решить проблему светоиндуцированной деградации (LID) в ячейках и модулях PERC достаточно рано, чтобы предотвратить проблемы деградации и предложить своим клиентам модули самого высокого качества.

 

Обычно считается, что LID вызван борно-кислородным комплексом, образованным при освещении, что снижает эффективность и мощность солнечного элемента. Чтобы уменьшить LID, мы можем либо уменьшить концентрацию кислорода в пластине, либо заменить бор (B) другими легирующими добавками, такими как галлий (Ga). Исследования, проведенные совместно ISFH и LONGi, показали, что Ga-допинг и низкокислородная пластина эффективны, как показано на рисунке 1. 

 

Рисунок 1: Влияние Ga-допинга и низкого содержания кислорода на эффективность клеток

 

 

 

При оптимизации процесса при вытягивании слитка и изготовлении ячеек солнечные элементы, изготовленные из пластин, легированных Ga, продемонстрировали повышение эффективности на 0,06-0,12% (абс.) По сравнению с пластинами, легированными B.

 

В последние несколько лет еще одно явление, связанное с ухудшением эффективности солнечных элементов / модулей, привлекло всеобщее внимание, ухудшение, вызванное светом и повышенными температурами, или LeTID. Считается, что LeTID вызван взаимодействием примеси металла и водорода в пластинах. С пластинами, легированными Ga, легче контролировать LeTID на солнечных элементах, поскольку нет необходимости вводить избыточный водород при обработке элементов для уменьшения LID, как требуется для пластин, легированных B.

 

Благодаря тщательному исследованию и тестированию, технологические эксперты LONGi пришли к выводу, что проблемы LID и LeTID могут быть эффективно решены путем использования монокристаллических кремниевых пластин, легированных галлием, в сочетании с контролем клеточного процесса без необходимости регенерационной (легкой или электрической инъекции) обработки. По сравнению с кремниевой пластиной, легированной бором, кремниевая пластина, легированная галлием, может в некоторой степени повысить эффективность элементов PERC. В клетках PERC, легированных галлием, нет борно-кислородного комплекса, поэтому не существует обычного явления борно-кислородного LID. В недавней белой книге под названием «Галлий -Легированный монокристаллический кремний полностью решает проблему LID модуля PERC », выпущенный LONGi, поставщик технологий PV подвел итог своим исследованиям по этому вопросу, подкрепленный соответствующими исследованиями. Исследования убедительно указывают на то, что применение кремниевых пластин, легированных галлием, может эффективно уменьшить начальный LID, от которого долгое время страдали клетки, использующие кремниевые пластины р-типа, легированные бором.

 

Ключевые особенности теста LONGi

 

Команда LONGi провела LID-тестирование клеток PERC, легированных галлием и бором. В тесте использовались бифациальные PERC-клетки LONGi (эффективность клеток составляла около 22,7%). Ниже приведена часть схемы тестирования, включая тестовый элемент, а также тип и количество ячеек:

1 солнце, 75 ° C - 7 легированных бором клеток; 10 клеток, легированных галлием

× 10 солнц, > 100 ° C - 5 клеток, легированных галлием

 

Результаты теста

 

1 июня, 75 ° C : чтобы полностью отразить LeTID, массово произведенная ячейка LONGi приняла температуру испытания 75 ° C. На рисунке 2 показаны результаты теста 264 ч при 1 с, 75 ° C. Ячейка, легированная бором, разлагается до максимума 2,3% за 8 часов, а затем восстанавливается до стабильного значения 1,3% за 96 часов. Степень деградации клеток, легированных галлием, в основном стабильна через 96 часов, что составляет 1,2 процента, а затем медленно ухудшается до 1,3 процента (216 часов) и затем слегка восстанавливается.

 

Фигура 2:

 

 

× 10 солнц, > 100 ° C : процесс LeTID можно ускорить, приняв × 10 солнц, > 100 ° C. Результаты испытаний клеток PERC, легированных галлием, по этому методу показаны на рисунке 3. При использовании этого метода испытаний в ячейке, легированной галлием, также произошел процесс первого разложения, а затем возвращение к стабильности. Деградация достигла максимального значения 1,05% через 5 минут и начала стабилизироваться на довольно низком уровне 0,3% через 90 минут.

 

Рисунок 3: Результаты ускоренного тестирования LID двухвалентных PERC-клеток, легированных галлием

 

 

Связанные исследования также подтверждают результаты теста LONGi.

 

Tine U. Naerland из государственного университета Azizona (вместе с другими исследователями) изучил ухудшение срока службы неосновных носителей кремниевых пластин, легированных индием, бором и бором, без примесей, при комнатной температуре 25 ° C, как показано на рисунке 4.

 

Рисунок 4: Длительное время жизни носителей меньшинства в кремниевых пластинах, легированных индием, галлием и бором, в условиях низкой температуры (25 ° C)

 

 

 

Можно видеть, что срок службы неосновных носителей кремниевых пластин, легированных галлием, в основном сохраняет постоянное значение около 300 мкс после воздействия света в течение 10 4 с, в то время как таковые у кремниевых пластин, легированных бором и индием, непрерывно и значительно ухудшаются. Следовательно, при низкотемпературных условиях освещения кремниевая пластина, легированная галлием, является относительно стабильной и в основном не имеет разложения. Однако в случае фактического воздействия на улицу рабочая температура ячейки превысит 60 ° C, и ячейка, легированная галлием, также будет иметь определенную степень LeTID под действием температуры. Ее исследования явно дополняют результаты испытаний LONGi LID клеток PERC, легированных галлием, и регенерированных клеток PERC, легированных бором, при различных температурах.

 

Еще одно смежное исследование было проведено Николасом Грантом и Джоном Мерфи из Университета Уорика, которые недавно изучили жизнеспособность легирования индием и обнаружили, что его относительно глубокий акцепторный уровень ограничивает его потенциал. «Кремний, легированный галлием, продемонстрировал очень стабильный и большой срок службы при длительном освещении. Также не было никаких известных вредных активных дефектов рекомбинации », - сказал Грант в недавнем взаимодействии с ведущим журналом солнечной индустрии. Применение кремниевых пластин, легированных галлием, может эффективно уменьшить начальный LID, от которого долгое время страдали клетки, использующие кремниевые пластины р-типа, легированные бором. Следовательно, кремний, легированный галлием, не требует дополнительных стадий стабилизации, используемых для смягчения деградации, в отличие от состояния, легированного бором. Средняя эффективность клеток, легированных галлием, равна 0.

 

«Моя команда провела стабилизационные испытания, и не наблюдалось значительного разрушения солнечных элементов PERC, использующих кремниевую подложку, легированную галлием», - сказал он. «Напротив, мы наблюдали значительную деградацию эквивалентного солнечного элемента PERC с кремниевой подложкой, легированной бором, в тех же экспериментальных условиях».

 

Путь вперед

 

Испытания LONGi для клеток PERC, легированных галлием, при различных температурах четко отражают, что по сравнению с клетками, легированными бором, клетки, легированные галлием, демонстрируют значительно меньшую деградацию и подтверждаются достоверной и подробной литературой. Это также подтверждает вывод из одной из предыдущих статей о том, что использование кремниевых пластин, легированных галлием, может решить проблему LID технологии PERC.

 

Благодаря своим потенциальным преимуществам, LONGi наращивает свои усилия по производству кремниевых пластин, легированных галлием. За последние шесть месяцев мы приобрели лицензии у Shin-Etsu Chemical на производство технологий на основе галлия. Shin-Etsu считается пионером роста кремния, легированного галлием. Техническая группа в LONGi смогла решить проблему высокой стоимости кремния, легированного галлием, с помощью собственных технологических инноваций. Значительное улучшение производительности и производительности процесса легирования Ga позволило LONGi поставлять пластины, легированные Ga, по той же цене, что и пластины, легированные B.

 

В дальнейшем команда R & D L ONG i намерена продолжить изучение характеристик кремния, легированного галлием, с целью получения разумного диапазона удельного сопротивления и более высокой точности легирования для улучшения процесса легирования галлия как с точки зрения затрат, так и с точки зрения качества. Мы полагаем, что благодаря снижению степени деградации, снижению стоимости и повышению надежности солнечные модули на основе кремния, легированного галлием, будут более рентабельными в будущем практическом применении и  принесет лучшую ценность для наших клиентов.

 

 

Источник:

https://en.longi-solar.com/home/events/press_detail/id/252.html?fbclid=IwAR2UuDj5Z-bDgOVQAQbtMbeJ3ovEMqRIoD3rJpDvQbLoONZQ3AlVTOJ3jO8

 

 

 

 

Последние новости