Silikon, güneş enerjisinin temelsel materyali olarak, günümüzde üretilen büyük miktardaki güneş hücreleri için egemendir.Performasyon özellikleri, bol miktarda kullanılabilirlik ve olgun işleme teknikleri ile birlikte, varsayılan seçimi sağlar. Ancak, saf intrinsic silikon lattice, temel olarak elektrik özelliklerini tam olarak devre dışı bırakmak ve her türlü optik sistemi doğrudan doğruya dönüştürmek için en önemli faktör olmuştur.
Doping: Intrinsic Silikonu Aktif Bir Yarı iletkenliğe Dönüştürmek
Intrinsic silikon, mükemmel kristal silikon atomları her dört komşuya bağlanır, mutlak sıfırdaki silikon atomları değiştirmek ve sadece ekstra serbest elektronlar veya elektron boşlukları oluşturmak için çok düşük olan iletkenliği, iletkenliği yarı iletkenliği ile, birkaç büyüklükteki iletkenliği artırmak için çok düşük.
N-Type Doping: Aşırı Negatif Şarj Taşıyıcılarını tanıtmak
Grup V'den gelen elementlerle silikonun çekilmesi, örneğin [FONTD:0)phosphorus), [[Dönetici) veya )antimony), yüksek çözünürlükte silikonun yüksek çözünürlükte kullanılması gereken yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte kullanılan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kullanılan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.
P-Type Doping:Potansiyel Taşıyıcılar Olarak Delikler Yaratmak
Grup III elementleri, örneğin:0)boron[Dönetici:0)[Dönetici:2)) ve [[Dörtücükler (Dörtücük) olarak, sadece üç valans elektronu var, bir eşdeğerli bağ eksik kalıyor, komşuluk bağından bir elektron kabul edebilir ve yüksek çözünürlükte kullanım gibi yüksek çözünürlükte kullanımlar.
Güneş Hücre İmalat Teknikleri
İki birincil yöntem, dopantsları endüstriyel ölçekte silikon wafers'e tanıtmak için kullanılır: termal difüzyon ve iyon implantasyon. Her biri hücre yapısının farklı kısımları için farklı avantajları sunar.
Termal Diffüzyon
Termal diffüzyon, ağır bir dolanmi oluşturan bir silikonun (POCl) veya fobik asitin genellikle silikona yayılması, börtül (BBr) için uygun olmayan ısıtılmış ısıtılması veya ısıtılması genellikle kullanılır; p-tip yayıcılar için, boron tribromide (BBr)
Ion Implantation
Ion implantasyon yüksek enerjilere dopant iyonlarını hızlandırıyor ve onları silikon wafer'e yönlendiriyor. Bu teknik, aşırı sığ eklemlerin ve karmaşık dopant profillerin yaratılmasına izin veriyor ve geçici olarak geri temasa geçti (IBC) ve geçişli yayılmalar ve arka tamamen dağınık hücrelere zarar veriyor. Ancak, yüksek enerjili iyonlar kristalleri aşırı derecede yüksek ısıtıyor.
Solar Hücre Performansı için Elektrik Özellikleri
Dolanan silikonun elektrik özellikleri doğrudan güneş hücresi operasyonu tespit eder. Kontrolleri yapan temel parametreler çoğunluk ve azınlık taşıyıcı konsantrasyonu, iletkenlik ve yerleşik elektrik potansiyeli içerir.
Carrier Concentration andInivity
Serbest yük taşıyıcı sayısı, atomlar / cm[Dönemli) ile sınırlı olan 16 °T (Dönetici)[Döneticileri)[Döneticileri) [Döneticileri [Döneticileri yüksek çözünürlükte) 10 °T 5 (Döneticileri) ile birlikte yüksek çözünürlükte (Dönergeler) 10 °T: 9)[D)
Minority Carrier Lifetime ve Recombination
Aşırı doldurma, azınlık taşıyıcı ömrünü azaltır - ortalama bir elektron veya delik yeniden birleşmeden önce var olabilir - çünkü ağır doping kusurları sunar ve Auger recombinasyonunu artırır.In Auger recombinasyon, bir elektron ve delik, güneş ışığından daha fazla yüzeye kadar enerji aktararak, 10'un üzerindeki aşırı dozda aşırı derecede yüksek oranda azaltılmalıdır.
İnşa Edilmiş Potansiyel ve Açık-Circuit Ger
P-n kavim, güneş hücresinin kalbi oluşturur. -P-tipikli yüzeysel basınçlar[Döntgenlik)[Döneticileri değiştir], yüksek dozda da ısıtılır.
Modern Solar Hücrelerde Gelişmiş Doping Mimarileri
Güneş hücresi verimliliğinde sürekli gelişme giderek daha sofistike doping şemalarına dayanıyor. Aşağıda, doping modulation'tan yararlanan önemli yeniliklerdir.
Seçici Emitters
Standart homojen yayarlar tüm ön yüzeyde üniforma yapıyor. Selective spreaders, metal kontaklarının yerleştirileceği yerlerde ağırlaştırılmış alanlar yaratıyor ve aralarındaki daha hafif, sığer doping.Bu, düşük kontakt direncini korurken yüzeyde rekombinasyon azaltır. Fabrication methods include lazer doping, etch-back processes, or using diffüzyon bariyerleri.Bu teknik genellikle verimliliğini 0.3-0.5% mutlak ve ISitter and Tuvated Emitter and Tub Hücre)
Back Surface Field (BSF) ve Full Tukey
Geleneksel hücrelerde, arkadaki yüksek miktarda p+ katmanı ( arka yüzey alanı) repels azınlık taşıyıcıları arka temastan uzaklaşır, rekombinasyonları azaltır. Modern PERC hücreleri bu katmanların geçiş profilleri ile değiştirir, genellikle bir seçici BSF ile bağlantı noktalarına bağlanır. Gelişmiş n tipi hücreler için, bir boron-diffüzyon p+ yayılabilir.
Intrinsic İnce katmanı (HJT) Hücreleri ile Heterojunction with Intrinsic Thin katmanı (HJT)
HJT hücreleri, ince bir intrinsic amorphous silikon tabakasının kristal silikonun kırılışı ve morföz bir silikon tabakalarının oluşturulması ile ilgilidir.Smorf bir silikon tabakalarının yapılması kritiktir: bir morf tipi bir silikon tabakası, yüksek çözünürlükte bir kalite yaratır ve yeterli bir iletkenlik sağlar; bu, devam eden bir araştırma alanıdır.
Interdigitated Back Contact (IBC) Hücreleri
IBC hücrelerinde, hem p tipi hem de n tipi dolanan bölgeler hücrenin arka tarafında yerleştirilir, ön metal şebekelerden gelen gölgeleri ortadan kaldırmak gerekir. Bu, temel malzeme genellikle homojenize etmek için hassastır. doping profili çok kesin olmalıdır: temasların altındaki bölgelerden bazıları ışıkla dolanan bölgelerden daha yüksek oranda tasarruf sağlar.
Kontrollü Doping Profilleri: Diffüzyon, Annealing, ve Co-Doping
İdeal dopant profili oluşturmak, post-işlem tedavileri ile birlikte difüzyon veya implantasyon sürecinin dikkatli bir şekilde mühendisliği gerektirir.
Drive-In ve Oxidation Cycles
Dopant deposition sonra, yüksek sıcaklıklı bir sürücü adım, son dopant profiline daha derin dağıtılır.(Teknoloji Bilgisayar-Aided Design)) [Gerekmiş) ile yüzeysel konsantrasyonunu kontrol etmek için kullanılır.
Hızlı Termal Annealing
Hızlı termal işleme (RTP) kısa süreler için feragat eder ( saniyeler dakikalar) en az ek difüzyon ile implante edilir. Bu, iyi huylu hücreler için ideal olan bir anidenki eklemler sağlar. RTP IBC ve gelişmiş PERC+ tasarımları için gereklidir.
Co-Doping ve Compensation
Simultane hem n tipi hem de p tipi elementlerle doping, belirli direnç profillerini mühendisi veya telafi edilen materyali oluşturabilir. Bu bazen oksijen önlenme etkilerini azaltmak için çok kristal silikon kullanılır, ya da at diyotları gibi özel cihazlarda.
Güneş Hücre Reliability ve Degradasyon Üzerine Doping Etkisi
Doping sadece ilk performansı etkilemez, ancak aynı zamanda uzun vadeli stabiliteleri de etkiler. Işık kaynaklı bozulma (LID) ve ışık ve yüksek sıcaklık kaynaklı bozulma (LeTID) bu konuyu daha yüksek stabiliteye ve daha uzun ömürlere yol açan bir dengeye sahip değildir.
Ayrıca, yüksek sıcaklık işleme sırasında difüzyon istenmeyen eklem hareketine neden olabilir, özellikle de sığ yayıcılar için. Aşırı ısıtma, rekombinasyon merkezleri olarak hareket eden silikon-dopant precipitateslerine de yol açabilir. Precise termal bütçeleri kontrol edilen doping profillerini korumak için gereklidir.
Silikon Güneş Hücreleri Için Gelecekteki Yol
Endüstri% 26'ya ve daha yüksek verimlilike doğru itiyorsa, doping gelişmeye devam ediyor. Anahtar trendleri şunları içerir:
- [FONT=0) <24|KAMIYOR, düşük çözünürlükteyken, düşük çözünürlükte yeniden bağlantı kurmak için lazer doping veya tünel oksit geçişi kullanarak.
- [FONT:0)Boron-dif, n-type wafers üzerinde p+ yayıcılar salladı: B-O kusurlarından kaçınır ve daha yüksek efficilere izin verir; endüstriyel kabul büyüyor.
- [FONT:0]Contactless doping değerlendirme: [Dönetici ve eddy-current mapping gibi teknikler yıkıcı test olmadan standartlaşmanın doğrusal izlemesine izin verir.
- [[Düzzaman:0)Inkjet baskı ve aerosol depozisyonu aracılığıyla yapılan yazı:[Dönetici:0) Katkıda bulunan eksperlere sadece ihtiyaç duyulan, atıkları azaltıp karmaşık desenleri sağlayan ekler.
- [FONT:0) Geçiş tabakaları ile yapılan konuşmaların ortadan kaldırılması: [DÜDÜDÜDÜ:2|Döneticileri [TOPCon teknolojisi) iyi bir iletkenlik sağlamak için yeterince düşük maliyetlidir.
[[0)"Doping profillerinin mühendisliği temel malzeme kalitesi olarak önemlidir. Gelişmiş hücre mimarisi ile, %22 ile% 25 verimli hücre arasındaki fark, dopant atomlarının cihazı nasıl dağıtıldığı konusunda sıklıkla yalan söylüyor. - Martin A. Green, öncü araştırmacı
Üreticiler için Pratik Değerlendirmeler
En iyi doping, ticaret-offları viaput, maliyet ve verim. Örneğin, ion implantasyon daha yavaş ve daha fazla sermaye yoğun, ancak yüksek verimsiz hücreler için daha iyi kontrol sağlar. Selective spreaders çeşitli işlem adımlarını ekler, ancak maliyetle verim kazanır.
Bir başka pratik yönü, fosfor silikat cam (PSG) veya borosilicate cam (BSG) tabakasının difüzyon sırasında oluştuğu anlamına gelir. Bu gözlükler daha sonraki işlemeden önce etli olmalıdır ve herhangi bir rezasyon izlemesi, dört noktalı son veya temas olmayan yöntemlerle sayfa direnişini olumsuz yönde etkileyebilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Doping, silikonun elektrik özelliklerini güneş hücrelerinden ayırmanın temel aracı olmaya devam ediyor.Etleşim, rekombinasyon ve yeni doğan potansiyel talepleri dikkatli bir şekilde optimize etmeye devam ediyor - seri direncin azaltılması ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan modern üretim teknikleri, seçici yayılmalar, iyon implantasyon ve hızlı temaslar dahil olmak üzere, yeni bir şekilde üretime giden mühendisler için sürekli olarak devam ediyor.