كانت المناقشة التي دارت في صناعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية حول تكنولوجيا السيليكون البلورية السائدة منذ زمن طويل: أحادي البلورية ، نمت من خلال طريقة Czochralski ، أو Multicrystalline ، المصنعة من خلال التصلب الاتجاهي. في الآونة الأخيرة ، أصبحت أحادية التكلفة الأعلى تقليديًا قابلة للمقارنة على أساس $ / W مثبتة على أجهزة متعددة ، مما أدى إلى نمو كبير في حصة السوق الأحادية في عام 2016. والآن ، أصبح من المثير للاهتمام دراسة المزايا والعيوب المختلفة لأنواع مختلفة من الأحادي سي التكنولوجيا.
يمكن تقسيم خلايا Mono c-Si على نطاق واسع إلى فئتين ؛ ف نوع ونوع ن. يتم مخدر الخلايا من النوع P مع ذرات لها إلكترون واحد أقل من السيليكون ، مثل البورون ، مما يؤدي إلى شحنة موجبة (ع). من ناحية أخرى ، يتم تخدير الخلايا من النوع N بالذرات التي تحتوي على إلكترون واحد أكثر من السيليكون ، مما يجعلها سالبة (ن). على الرغم من أن الخلايا من النوع n توفر إمكانات كفاءة أعلى من الخلايا من النوع p ، إلا أنها أكثر تكلفة (Lai، Lee، Lin، Chuang، Li، & Wang، 2016).
المشكلة الرئيسية التي تواجهها الشركات المصنعة للخلايا عند محاولة بيع خلايا c-Si من النوع p هي التدهور الناتج عن الضوء (LID). LID هي ظاهرة تؤدي إلى تدهور العمر الحامل لخلايا السليكون أحادية البلورة من النوع p أثناء التعرض للضوء ؛ يتأثر عمر حامل الأقلية بالضوء حيث يتم حقن الناقلات الزائدة في الخلية (Walter، Pernau، & Schmidt، 2016). يحدد مدى حياة حامل الأقلية للخلية ، والذي يُعرف بأنه متوسط الوقت الذي يمكن أن يقضيه الناقل في حالة متحمسة بعد توليد الثقب الإلكتروني قبل الجمع ، كفاءة الخلية. عادة ما تكون الخلايا ذات الأعمار الأقصر من عمر الناقل أقل كفاءة من الخلايا ذات الأعمار الطويلة.
تتطلب المواد من النوع n لعملية تصنيع الخلايا الشمسية بعض الخطوات الإضافية مقارنة بالخلايا الشمسية ملفقة على ركائز من النوع p. في الواقع ، تتمتع الركائز من النوع p ببعض المزايا فيما يتعلق بمعالجة الخلايا الشمسية ، مثل راحة الحصول على الفسفور ، والتي تساعد على تحسين كفاءة الخلية ، وتحديدا لرقائق mc-Si. يجب أن يتم تكوين الباعث في حالة ركائز نوع n عبر عملية نشر البورون ، والتي تتطلب درجات حرارة أعلى مقارنةً بانتشار الفسفور للخلايا من النوع p ، مما يجعل عملية تصنيع الخلية أكثر تعقيدًا. علاوة على ذلك ، فإن العملية الخاصة بخطوتين نشر منفصلتين (باعث و BSF) تجعلها أكثر تعقيدًا ومكلفة. أثناء عملية نشر البورون ، هناك مشكلة أخرى مهمة هي تكوين طبقة غنية ولدت (BRL) وهو أمر جيد للغرض المترنح ولكنه يحط من عمر الناقل بكميات كبيرة. في الآونة الأخيرة ، تم تطوير طريقة فعالة بشكل خاص لإزالة BRL دون حقن الشوائب المترتبة.
هناك عدد من هياكل الخلايا الشمسية ذات الكفاءة العالية التي تم تنفيذها بالفعل بنجاح باستخدام ركائز من النوع n. يوضح الشكل 1 هياكل الخلايا الشمسية هذه على ركائز من النوع n لفترة وجيزة. سيتم مناقشة بنيات الخلية المصممة على ركائز من النوع n لفترة وجيزة في الأقسام السابقة. يمكن تصنيف هذه الهياكل الخلوية وفقًا للتقنيات المستخدمة لمعالجة الخلايا ويمكن وصفها على النحو التالي: (1) مجال السطح الأمامي (FSF) يمكن لخلايا الباعث الخلفية (خلايا n + np +) أن تكون لها جهات الاتصال في المقدمة أو المؤخرة وعادة ما يكون الفسفور منتشر FSF. (2) يمكن لخلايا باعث المجال الأمامي (BSF) للخلايا الأمامية (خلايا p + nn +) أن تكون لها أيضًا جهات اتصال إما من الأمام أو الخلف وتكون عادة من بواعث المنشطات البورون مع BSF-doped doped؛ (3) خلايا البواعث المزروعة الأيونية لها باعث يتكون من عملية زرع أيون ويمكن تحقيقه لكل من مخططات التلامس الأمامية والخلفية على هياكل n + np + و p + nn + ؛ (4) متغاير مع هيكل الخلية طبقة رقيقة (HIT) الجوهرية.
الشكل 1: ن نوع الركيزة هياكل الخلايا الشمسية
