Solar стала джерелом електроенергії з найнижчою вартістю у дедалі більше місцях у всьому світі. Відповідно до останнього звіту Міжнародного агентства з відновлювальної енергетики (IRENA), вирівняна вартість енергії (LCOE), вироблена великомасштабними сонячними установками, становить приблизно 0,068 дол. США за кВт * год, порівняно з 0,378 дол. Тільки в період з 2018 по 2019 рік ціна знизилася на 13,1 відсотка.

Це стало можливим завдяки появі високоефективних, дешевих технологій, таких як PERC, PERT та двофазні модулі. З них PERC – це зріла технологія з відносно простим процесом, і тому вона отримує вигоду від низької вартості володіння. За допомогою технології PERC, LONGi ( січень) досяг рекордної ефективності в клітинах – 24,06 %2019). Незважаючи на те, що ефективність записів хороша, серед них важливіше значення середньої ефективності конверсії у виробництві та стабільності ефективності з часом. Експерти з технологій часто вказували на виклик, з яким стикається технологія PERC в перші дні з точки зору потенційних наслідків деградації. LONGi досить рано зрозумів виклик і досить рано розпочав дослідження та тестування для вирішення проблеми індукованої легкої деградації (LID) у клітинах та модулях PERC, щоб запобігти проблемам деградації та запропонувати своїм клієнтам найкращі модулі якості.

Зазвичай LID вважається спричиненим боро-кисневим комплексом, що утворюється при освітленні світла, що знижує ефективність та потужність сонячних елементів. Для пом’якшення ЛІД ми можемо або зменшити концентрацію кисню у вафельних виробах, або замінити Бор (В) на інші допанти, такі як Галій (Ga). Дослідження, проведені спільно ISFH та LONGi, показали, що допінг Ga та низька киснева пластинка ефективні, як показано на рисунку 1. 

Малюнок 1: Вплив Ga-допінгу та низький рівень кисню на ефективність клітин

Оптимізація процесів при витягуванні злитка та виробництві клітин, сонячні батареї, виготовлені з легованих пластин Ga, продемонстрували поліпшення ефективності на 0,06-0,12% (абс.) Порівняно з легованими пластинами B.

В останні кілька років черговий феномен погіршення ефективності сонячних батарей / модулів привернув увагу кожного, деградація, спричинена світлом та підвищеною температурою, відома також як LeTID. Вважається, що LeTID викликається взаємодією між домішками металу та водню у вафлях. З легованими пластинами Ga легше контролювати LeTID на сонячних елементах, оскільки немає потреби вводити надлишковий водень при обробці клітин, щоб пом’якшити LID, як це потрібно для легованих пластин B.

Завдяки ретельним дослідженням та тестуванню, фахівці з технологій LONGi дійшли висновку, що проблеми LID та LeTID можна ефективно вирішити, використовуючи монокристалічні пластини кремнію, леговані галієм, у поєднанні з контролем клітинних процесів, без необхідності регенерації (легкої ін’єкції або електричної інжекції). У порівнянні з кремнієвою пластиною, легованою бором, кремнієва пластинка, легована галієм, може певною мірою підвищити ефективність клітин PERC. У клітинах ПЕРК, легованих галієм, немає борно-кисневого комплексу, тому не існує звичайного явища ЛОР-бору з киснем. У нещодавній білій книзі під назвою “Галій -легований монокристалічний кремній повністю вирішує проблему LID модуля PERC », випущений LONGi, постачальник технологій PV узагальнив свої висновки з цього питання, підкріплені відповідними дослідженнями. Дослідження наполегливо свідчать, що застосування кремнієвих пластин, легованих галієм, може ефективно пом’якшити початковий ЛІД, від якого клітини, що використовують легенієві бором p-типу, давно страждають.

Основні особливості тесту LONGi

Команда LONGi провела LID-тест клітин, які легували галієм та бором PERC. У тесті використовувались двофазні клітини PERC LONGi (які мали ефективність клітин приблизно 22,7%). Далі йде частина тестової схеми, включаючи тестовий елемент, тип та кількість комірок:

1сунь, 75 ° С – 7 клітин, легованих бором; 10 клітин, легованих галієм

× 10сунь, > 100 ° C – 5 клітин, легованих галієм

Результати тесту

1sun, 75 ° C : Щоб повністю відобразити LeTID, клітина, що виробляється LONGi, прийняла температуру випробування 75 ° C. На Фіг.2 показані результати тестування 264 год при температурі 1sun, 75 ° C. Клітина, легована бором, деградує до максимуму 2,3 відсотка за 8 годин, а потім відновлюється до стабільного значення 1,3 відсотка за 96 годин. Значення деградації клітин, легованих галієм, в основному стабільне протягом 96 годин, що становить 1,2%, а потім повільно деградує до 1,3% (216 годин) і потім незначно відновляється.

Малюнок 2:

× 10сунь, > 100 ° C : процес LeTID можна прискорити, прийнявши × 10сунь, > 100 ° С. Результати випробувань клітин, що легують галієм, PERC за цим методом, показані на малюнку 3. Використовуючи цей метод випробування, клітина, легована галієм, також зазнала спочатку деградації, а потім повернення до стабільності. Деградація досягла максимального значення 1,05 відсотка за 5 хвилин і почала стабілізуватися на досить низькому рівні 0,3 відсотка за 90 хвилин.

Малюнок 3: Результати прискореного тесту LID для двофазних клітин PERC, легованих галієм

Супутні дослідження також підтримують результати тестів LONGi

Тіне У. Наерланд з Державного університету в Азізоні (разом з іншими дослідниками) вивчав деградацію пластин кремнію, легованого галієм та бором, легованого бором, без домішок при кімнатній температурі 25 ° С, протягом життя протягом 25 ° С, як показано на малюнку 4.

Малюнок 4: Деградація життєдіяльності кремнієвих пластин, легованих галієм та бором, легованих бором, в умовах низької температури (25 ° C).

Видно, що термін експлуатації кремнієвих пластин, легованих галієм, в основному підтримує постійну величину приблизно 300 мкс після випромінювання світлом 10 ⁴ с, тоді як термопластинні кремнієві пластини, леговані бором, і постійно знижуються постійно. Тому в умовах низькотемпературного освітлення кремнієва пластинка, легована галієм, є відносно стабільною і в основному не має деградації. Однак у випадку фактичного зовнішнього впливу робоча температура клітини перевищить 60 ° C, а клітина, легована галієм, також матиме певну ступінь LeTID під дією температури. Її дослідження чітко доповнює результати випробувань LONGi LID клітин, що лежать галієм PERC, та регенерованих клітин, що лежать бором PERC, при різних температурах.

Ще одне пов’язане з цим дослідження було зроблено Ніколасом Грантом та Джоном Мерфі з Університету Ворвік, які нещодавно вивчали життєздатність допінгового індію та виявили, що його відносно глибокий рівень акцепторної дії обмежує його потенціал. «Кремній, легований галієм, продемонстрував дуже стійкі та високі терміни експлуатації при тривалому освітленні. Також не було відомих згубних активних дефектів рекомбінації », – сказав Грант у недавній взаємодії з провідним журналом сонячної промисловості. Застосування кремнієвих пластин, легованих галієм, дозволяє ефективно пом’якшити початковий LID, від якого давно страждають клітини, які використовують леговані бором кремнію п-типу. Отже, кремній, легований галієм, не потребує додаткових етапів стабілізації, що застосовуються для пом’якшення деградації, на відміну від статусу, легованого бором. Середня ефективність клітин, легованих галієм, дорівнює 0.

“Моя команда провела стабілізаційні випробування, і не було помічено значного погіршення сонячних батарей PERC з використанням кремнію-субстрату, легованого галієм”, – сказав він. “Навпаки, ми спостерігали значну деградацію для еквівалентної сонячної батареї PERC із силіконовим субстратом, легованим бором, в тих же експериментальних умовах”.

Шлях вперед

Випробування LONGi клітин, що легують галієм, PERC при різних температурах чітко відображає, що порівняно з клітинами, легованими бором, клітини, леговані галієм, демонструють значно меншу деградацію і підтверджуються достовірною та детальною літературою. Це також підтверджує висновок в одній з попередніх довідок про те, що використання кремнієвих пластин, легованих галієм, може вирішити проблему LID технології PERC.

Завдяки встановленим потенційним перевагам, LONGi активізував свої зусилля у виробництві кремнієвих пластин, легованих галієм. За останні півроку ми придбали ліцензії від Shin-Etsu Chemical на виробництво технологій на основі галію. Шін-Ецу вважається піонером росту кремнію, легованого галієм. Технічна команда LONGi змогла вирішити проблему дорожнечі кремнію, легованого галієм, завдяки технологічним інноваціям. Значне поліпшення продуктивності та продуктивності допінгового процесу Ga дозволило LONGi поставляти вафлі з допінгом за Ga за аналогічною ціною, як вафлі з легованою B.

Вперед, команда R&D L ONG i має на меті продовжити вивчення характеристик кремнію, легованого галієм, з метою отримання розумного діапазону опору та більшої точності допінгу для поліпшення процесу допінгу галію з точки зору вартості та якості. Ми вважаємо, що зі зменшенням деградації, зниженням вартості та підвищенням надійності, сонячні модулі з легованим галієм кремнію будуть більш економічними у майбутньому практичному застосуванні та принесе кращу цінність для наших клієнтів.

Джерело: 

https://en.longi-solar.com/home/events/press_detail/id/252.html