Bạn có thể nhận thấy rằng thời gian qua có sự phổ biến từ các nhà sản xuất tuyên bố rằng họ sẽ tăng năng lực sản xuất của mình trong công nghệ tế bào PERC để sản xuất các tấm pin mặt trời hiệu suất cao và hiệu quả cao, chuyển đổi hoàn toàn năng lực sản xuất sang công nghệ này.
Để tăng hiệu suất của tấm pin, các nhà sản xuất sử dụng một công nghệ mới gọi là Công nghệ solar cell PERC
Để hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của công nghệ tế bào PERC, trước tiên chúng ta hãy xem xét một số điểm kém hiệu quả phổ biến được tìm thấy trong các tấm pin silicon tiêu chuẩn. Một tấm tiêu chuẩn chứa hai lớp silicon, thường được gọi là “loại N” và “loại N” cho hành vi tích điện âm và dương của chúng. Một tấm pin tạo ra điện khi ánh sáng mặt trời chiếu vào các tế bào năng lượng mặt trời, làm văng các electron ra khỏi lớp loại N khi lớp loại P tiếp nhận chúng, tạo ra điện trường.
Các tế bào được chế tạo chỉ với hai lớp dây silicon sẽ gặp phải một số tổn thất về hiệu suất. Loại tổn thất đầu tiên đến từ sự kém hiệu quả trong việc thu nhận ánh sáng mặt trời; ánh sáng mặt trời có thể bị phản xạ bởi chính cell pin, bị chặn bởi các dây dẫn, hoặc đôi khi đi xuyên qua tế bào và biến thành nhiệt, làm giảm hiệu suất của tế bào. Một loại tổn thất khác bắt nguồn từ chuyển động ngẫu nhiên của các electron bị đánh bật bởi ánh sáng; các điện tử có thể tái kết hợp với vật liệu silicon ở mặt trước và mặt sau của cell hoặc đôi khi trượt qua mạch điện.
Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những thông tin chính về công nghệ này một cách dễ hiểu.
Danh mục
PERC là gì?
PERC là viết tắt của Passivated Emitter and Rear Cell hoặc Passivated Emitter and Rear Contact. Các tấm pin được chế tạo bằng các tế bào PERC có thêm một lớp ở mặt sau của các tấm truyền thống. Lớp bổ sung này cho phép thu nhận nhiều ánh sáng mặt trời hơn và biến thành điện năng, làm cho các tế bào PERC hoạt động hiệu quả hơn các tế bào truyền thống. Các mô-đun PERC cũng có thể giảm thiểu sự tái kết hợp phía sau và ngăn các bước sóng dài hơn trở thành nhiệt có thể làm giảm hiệu suất của tế bào.
Công nghệ PERC đã xuất hiện từ năm 1989, nhưng việc triển khai thương mại gặp khó khăn do sự suy giảm do ánh sáng gây ra ngày càng tăng. Tuy nhiên, với những cải tiến ổn định trong nhiều năm, các mô-đun PERC hiện có hiệu suất cao hơn 1% so với các mô-đun tiêu chuẩn. Cho rằng mô-đun tiêu chuẩn thường có hiệu suất là 20%, một hệ thống sử dụng mô-đun PERC sẽ tạo ra năng lượng nhiều hơn khoảng 5% so với hệ thống sử dụng mô-đun tiêu chuẩn, tất cả các hệ thống khác đều bằng nhau.
Ngay cả khi không gian mái không phải là mối quan tâm lớn, có thể tiết kiệm thời gian và chi phí lắp đặt bằng cách sử dụng các mô-đun PERC hiệu quả cao hơn. Nếu sử dụng 40 mô-đun tiêu chuẩn hoặc 38 mô-đun PERC để đạt được sản lượng mong muốn, bạn có thể giảm số lượng thiết bị giá đỡ, hệ thống dây điện…
Cấu trúc Solar cell tiêu chuẩn
Công nghệ tế bào PERC xác định kiến trúc tế bào quang điện khác với kiến trúc tế bào tiêu chuẩn đã được sử dụng trong ba thập kỷ và thường được nêu trong tất cả các sách hướng dẫn về quang điện.
Cho đến ngày nay, phần lớn solar cell tinh thể được sản xuất tuân theo cấu trúc được trình bày dưới đây.
Từ phía trước ra phía sau của tế bào:
- Miếng dán bạc tạo thành các điểm tiếp xúc
- Lớp phủ chống phản xạ ( ARC )
- Các tấm silicon tạo thành đường giao nhau PN
- Bề mặt sau bằng nhôm ( Al-BSF)
- Lớp kim loại nhôm
Solar cell PERC được tạo ra như thế nào?
Công nghệ tế bào PERC dựa trên sự thay đổi trong thiết kế mặt sau của tế bào quang điện, giúp cải thiện khả năng thu ánh sáng chiếu xuống bề mặt của nó.
Để tạo ra cell PERC, cần có hai bước trong quá trình sản xuất tế bào:
- Một lớp thụ động điện môi được thêm vào mặt sau của tế bào quang điện
- Tia laser hoặc hóa chất được sử dụng để mở ngăn xếp thụ động phía sau và tạo ra các lỗ nhỏ trên phim để hấp thụ nhiều ánh sáng hơn.
Các nhà sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời có thể tiếp cận hai bước theo những cách khác nhau.
Solar cell PERC có cấu trúc sau (Từ phía trước ra phía sau của pin quang điện):
- Miếng dán bạc ở mặt trước
- Lớp phủ chống phản xạ (ARC)
- Các tấm silicon tạo thành đường giao nhau PN
- Trường bề mặt sau bằng nhôm cục bộ (Al-BSF)
- Lớp thụ động
- Lớp che phủ SiNx
- Lớp kim loại nhôm
Mục tiêu của các nhà khoa học là khai thác tối đa các điện tử ra khỏi tế bào quang điện, kiến trúc PERC về cơ bản cho phép cải thiện khả năng thu nhận ánh sáng ở gần bề mặt phía sau và tối ưu hóa việc thu nhận điện tử.
Ưu điểm của công nghệ solar cell PERC là gì?
Công nghệ PERC dẫn đến:
- Sự tái kết hợp điện tử giảm đáng kể
- Nhiều ánh sáng được hấp thụ hơn
- Phản xạ nội bộ cao hơn
Không phải tất cả ánh sáng mặt trời đều được hấp thụ qua các tế bào quang điện không phải PERC, nhưng với một lớp điện môi ở mặt sau của tế bào PERC, ánh sáng mặt trời chưa hấp thụ sẽ bị phản xạ bởi lớp bổ sung trở lại tế bào quang điện cho nỗ lực hấp thụ thứ hai.
Quá trình này cho phép các nhà sản xuất tấm pin mặt trời đạt được hiệu suất cao hơn so với các loại cell pin thông thường.
Bên cạnh đó, có những sửa đổi tối thiểu giữa dây chuyền sản xuất solar cell hiện tại và dây chuyền công nghệ PERC, giúp chuyển sang công nghệ này dễ dàng hơn và tiết kiệm chi phí hơn.
Các tấm pin PERC có mật độ năng lượng cao hơn trên mỗi mét vuông và có hiệu suất được cải thiện trong điều kiện ánh sáng yếu và nhiệt độ cao.
Do đó, các nhà thiết kế có thể sử dụng ít tấm pin mặt trời PV hơn để đạt được mục tiêu tổng sản lượng hoặc họ có thể tối đa hóa sản lượng năng lượng nếu không gian hạn chế. Nó cho phép các nhà thiết kế linh hoạt hơn và đáp ứng các mục tiêu của dự án. Các mô-đun PERC ngày càng trở nên phổ biến và có thể chiếm lĩnh thị phần trong những năm tới.
Vì vậy, kiến trúc tế bào này được coi là một trong những tiềm năng tốt nhất để sản xuất các tấm pin năng lượng mặt trời hiệu quả cao với giá cả cạnh tranh.
Sản xuất mô-đun PERC
Tấm pin PERC có cấu trúc khá giống với các mô-đun silicon khác trên thị trường, đây là một lợi thế khác biệt của các nhà sản xuất. Mặc dù phải trả thêm một số chi phí để sản xuất các lớp giới hạn tiếp xúc mới và tiếp xúc phía sau, các nhà sản xuất vẫn có thể tái sử dụng phần lớn các thiết bị sản xuất hiện có. Dựa trên báo cáo chi phí từ NREL và PV Magazine, các mô-đun PERC có giá tương đương, trên mỗi watt, để sản xuất như các tấm silicon truyền thống. Các mô-đun PERC có thể đắt hơn một chút so với các mô-đun truyền thống, nhưng chúng có xếp hạng năng lượng và hiệu quả cao hơn.
