المصدر: ecogeneration.com.au
أشار الخبراء باستمرار إلى التحديات التي تواجهها تقنية PERC فور التثبيت فيما يتعلق بآثار التدهور المحتملة. تعمل LONGi Solar على معالجة مشكلة التحلل الناجم عن الضوء (LID) في خلايا ووحدات PERC لمنع مشاكل التدهور وتقديم أفضل وحدات الجودة.
في السنوات القليلة الماضية ، جذبت ظاهرة تدهور كفاءة الخلايا الشمسية / الوحدة النمطية انتباه الجميع: الضوء الناتج عن تدهور درجة الحرارة المرتفعة ، أو LeTID.
يعتقد أن LeTID ناتج عن التفاعل بين الشوائب المعدنية والهيدروجين في الرقائق. من السهل التحكم في LeTID في الخلايا الشمسية باستخدام الرقاقات المغطاة بغاليوم ، حيث لا توجد حاجة لإدخال الهيدروجين المفرط في معالجة الخلايا للتخفيف من LID كما هو مطلوب للرقائق المغطاة بالبورون.
يعتبر التحلل الناجم عن الضوء عمومًا ناتجًا عن مركب البورون والأكسجين المتكون تحت إضاءة الضوء ، مما يقلل من كفاءة الخلايا الشمسية والطاقة بمرور الوقت بعد التثبيت. لتخفيف LID ، يمكنك إما تقليل تركيز الأكسجين في الرقائق أو استبدال البورون (B) بمواد أخرى ، مثل الغاليوم (Ga). أظهر البحث الذي تم إجراؤه بالاشتراك مع معهد هاملين لأبحاث الطاقة الشمسية (ISFH) ولونغي أن منشطات Ga-doping ورقائق الأكسجين المنخفضة فعالة ، كما هو موضح في الشكل 1
مع تحسين العملية في مراحل سحب السبائك وتصنيع الخلايا ، أظهرت الخلايا الشمسية المصنوعة من رقائق Ga-doped تحسينات في الكفاءة تتراوح بين 0.06-0.12٪ (ABS) مقارنةً بالرقائق B-doped.
من خلال البحث والاختبار الشامل ، خلص خبراء تكنولوجيا LONGi إلى أنه يمكن حل مشاكل LID و LeTID بشكل فعال عن طريق استخدام رقائق السيليكون أحادي البلورية المشبعة بالغاليوم جنبًا إلى جنب مع التحكم في عملية الخلية ، دون الحاجة إلى التجديد (الحقن بالضوء أو الحقن الكهربائي).
مقارنةً برقائق السيليكون المغطاة بالبورون ، يمكن لرقائق السيليكون المغطاة بغاليوم أن تحسن كفاءة خلايا PERC. لا يوجد مركب من البورون والأكسجين في خلايا PERC المغطاة بغاليوم ، لذلك لا توجد الظاهرة المعتادة لغطاء البورون الأكسجين. في الورقة البيضاء الأخيرةالجاليوم-السيليكون أحادي البلورية المشبع يحل تمامًا مشكلة غطاء وحدة PERC، LONGi لخصت النتائج التي توصلت إليها حول هذا الموضوع ، مدعومة بالدراسات ذات الصلة. تشير الأبحاث بقوة إلى أن تطبيق رقاقات السليكون المغطاة بغاليوم يمكن أن يخفف بشكل فعال من LID الأولي الذي عانت منه الخلايا التي تستخدم رقائق السيليكون من النوع p البورون.
أجرى فريق LONGi اختبار LID لخلايا PERC المغطاة بغاليوم و بورون. استخدم الاختبار خلايا PERC ثنائية الطور ذات الإنتاج الضخم من LONGi (والتي تبلغ كفاءة الخلية حوالي 22.7 ٪). فيما يلي جزء من مخطط الاختبار بما في ذلك عنصر الاختبار ونوع الخلايا وكميتها.
نتائج الإختبار
1 الشمس ، 75 درجة مئوية:من أجل عكس LeTID بالكامل ، اعتمدت LONGi درجة حرارة اختبار تبلغ 75 درجة مئوية. يوضح الشكل 2 نتائج الاختبار لمدة 264 ساعة عند 1 شمس ، 75 درجة مئوية. تتحلل الخلية المخدرة بالبورون إلى حد أقصى يصل إلى 2.3٪ في 8 ساعات ثم تسترد عافيتها إلى قيمة ثابتة تبلغ 1.3٪ خلال 96 ساعة. تكون قيمة تحلل الخلايا المخدرة بالغاليوم مستقرة بشكل أساسي عند 96 ساعة عند 1.2 ٪ ، ثم تتدهور ببطء إلى 1.3 ٪ (216 ساعة) ثم تتعافى قليلاً.
× 10 صنز ،> ؛ 100 درجة مئوية:يمكن تسريع عملية LeTID من خلال اعتماد × 10s ،> ؛ 100 درجة مئوية. تظهر نتائج الاختبار لخلايا PERC المغطاة بالغاليوم بموجب هذه الطريقة في الشكل 3. وباستخدام طريقة الاختبار هذه ، شهدت الخلية المخدرة بالغاليوم أيضًا عملية تحلل أولاً ثم العودة إلى الاستقرار. وصل التدهور إلى الحد الأقصى لقيمة 1.05٪ في 5 دقائق وبدأ في الاستقرار عند مستوى منخفض نسبيًا 0.3٪ عند 90 دقيقة.
النتائج مدعومة بأبحاث مستقلة
درس Tine U. Naerland من جامعة ولاية أريزونا (جنبًا إلى جنب مع باحثين آخرين) تدهور عمر حامل الأقلية لرقائق السيليكون المُغطاة بالإنديوم ، والغاليوم ، والبورون دون شوائب عند درجة حرارة الغرفة 25 درجة مئوية ، كما هو موضح في الشكل 4.
يمكن ملاحظة أن عمر حامل الأقلية لرقائق السيليكون المغطاة بالغاليوم يحافظ بشكل أساسي على قيمة ثابتة تبلغ حوالي 300 ميكرو ثانية بعد 104التعرض للضوء ، في حين أن تلك الخاصة برقائق السليكون المشبعة بالبورون والإنديوم تتحلل بشكل مستمر وبشكل كبير. لذلك ، في ظل ظروف الإضاءة ذات درجة الحرارة المنخفضة ، فإن رقاقة السيليكون المغطاة بغاليوم تكون مستقرة نسبيًا ولا تتحلل بشكل أساسي. ومع ذلك ، في حالة التعرض الفعلي في الهواء الطلق ، ستتجاوز درجة حرارة عمل الخلية 60 درجة مئوية ، وستكون للخلية المغطاة بالغاليوم أيضًا درجة معينة من LeTID تحت تأثير درجة الحرارة. من الواضح أن أبحاثها تكمل نتائج اختبار LONGi لغطاء خلايا PERC المغطاة بالغاليوم وخلايا PERC المُعالجة بالبورون عند درجات حرارة مختلفة.
أجرى نيكولاس جرانت وجون مورفي بحثًا آخر ذي صلة من جامعة وارويك الذين درسوا مؤخرًا جدوى منشطات الإنديوم ووجدوا أن مستوى تقبله العميق نسبيًا يحد من إمكاناته. "لقد أظهر السيليكون المشبع بالجاليوم عمرًا مستقرًا للغاية وعاليًا عند تعرضه لإضاءة ممتدة. قال جرانت في تفاعل حديث مع مجلة رائدة في مجال صناعة الطاقة الشمسية:
يمكن أن يؤدي تطبيق رقاقات السيليكون المغطاة بغاليوم الغاليوم إلى التخفيف بشكل فعال من الغطاء الأولي الذي عانت منه الخلايا التي تستخدم رقائق السيليكون المخدرة بالبورون. ومن ثم ، فإن السيليكون المشبع بالغاليوم لا يتطلب خطوات التثبيت الإضافية المستخدمة للتخفيف من التدهور ، على عكس الوضع الراهن الذي يحتوي على مادة البورون. متوسط كفاءة الخلايا المخدرة بالغاليوم أعلى بنسبة 0.09٪ من الخلايا المخدرة بالبورون.
قال: "أجرى فريقي اختبار التثبيت ولم يلاحظ أي تدهور كبير في الخلايا الشمسية PERC باستخدام ركيزة السيليكون المخدر بالغاليوم". "على النقيض من ذلك ، لاحظنا تدهورًا كبيرًا لخلية شمسية PERC مكافئة مع ركيزة سيليكون مخدر بورون في ظل نفس الظروف التجريبية."