لقد وصل التغيير الكبير في الخلايا الكهروضوئية.من سيكون التكنولوجيا السائدة التالية؟

2022 عام مليء بالتحديات للعالم بأسره.لم ينته بعد وباء الأبطال الجدد تمامًا ، وتبع ذلك الأزمة في روسيا وأوكرانيا.في هذا الوضع الدولي المعقد والمتقلب ، يتزايد الطلب على أمن الطاقة في جميع دول العالم يومًا بعد يوم.

من أجل التعامل مع فجوة الطاقة المتزايدة في المستقبل ، اجتذبت الصناعة الكهروضوئية نموًا هائلاً.في الوقت نفسه ، تعمل العديد من المؤسسات بنشاط على الترويج للجيل الجديد من تكنولوجيا الخلايا الكهروضوئية للاستيلاء على مرتفعات السوق.

قبل تحليل مسار التكرار لتكنولوجيا الخلايا ، نحتاج إلى فهم مبدأ توليد الطاقة الكهروضوئية.

توليد الطاقة الكهروضوئية هو تقنية تستخدم التأثير الكهروضوئي لواجهة أشباه الموصلات لتحويل الطاقة الضوئية مباشرة إلى طاقة كهربائية.مبدأها الرئيسي هو التأثير الكهروضوئي لأشباه الموصلات: ظاهرة فرق الجهد بين أشباه الموصلات غير المتجانسة أو الأجزاء المختلفة من أشباه الموصلات والترابط المعدني الناجم عن الضوء.

عندما تتألق الفوتونات على المعدن ، يمكن امتصاص الطاقة بواسطة إلكترون في المعدن ، ويمكن للإلكترون أن يهرب من سطح المعدن ويصبح ضوئيًا.تحتوي ذرات السيليكون على أربعة إلكترونات خارجية.إذا تم تخدير ذرات الفوسفور مع خمسة إلكترونات خارجية في مواد السيليكون ، فيمكن تشكيل رقائق السيليكون من النوع N ؛إذا تم تخدير ذرات البورون مع ثلاثة إلكترونات خارجية في مادة السيليكون ، فيمكن تشكيل شريحة سيليكون من النوع P."

يتم تحضير شريحة البطارية من النوع P وشريحة البطارية من النوع N على التوالي بواسطة شريحة السيليكون من النوع P ورقاقة السيليكون من النوع N من خلال تقنيات مختلفة.

قبل عام 2015 ، احتلت رقائق بطارية المجال الخلفي من الألومنيوم (BSF) السوق بالكامل تقريبًا.

تعد بطارية المجال الخلفي من الألومنيوم هي أكثر طرق البطارية التقليدية: بعد تحضير تقاطع PN لخلية الخلايا الكهروضوئية السليكونية البلورية ، يتم ترسيب طبقة من فيلم الألمنيوم على سطح الإضاءة الخلفية لشريحة السيليكون لتحضير طبقة P + ، وبالتالي تشكيل مجال خلفي من الألومنيوم ، وتشكيل مجال كهربائي تقاطع عالي ومنخفض ، وتحسين جهد الدائرة المفتوحة.

ومع ذلك ، فإن مقاومة الإشعاع لبطارية المجال الخلفي المصنوعة من الألومنيوم ضعيفة.في الوقت نفسه ، تبلغ كفاءة التحويل المحددة 20٪ فقط ، ومعدل التحويل الفعلي أقل.على الرغم من أن الصناعة قد حسنت في السنوات الأخيرة عملية بطارية BSF ، ولكن نظرًا لقيودها المتأصلة ، فإن التحسن ليس كبيرًا ، وهذا أيضًا السبب في أنه من المقرر استبدالها.

بعد عام 2015 ، زادت الحصة السوقية لرقائق بطاريات Perc بشكل سريع.

تمت ترقية شريحة بطارية Perc من شريحة بطارية المجال الخلفي التقليدية المصنوعة من الألومنيوم.من خلال إرفاق طبقة التخميل العازلة للكهرباء في الجزء الخلفي من البطارية ، يتم تقليل الفقد الكهروضوئي بنجاح وتحسين كفاءة التحويل.

كان عام 2015 هو العام الأول للتحول التكنولوجي للخلايا الكهروضوئية.في هذا العام ، تم الانتهاء من تسويق تقنية Perc ، وتجاوزت كفاءة الإنتاج الضخم للبطاريات حد كفاءة التحويل لبطاريات الألومنيوم الخلفية بنسبة 20 ٪ لأول مرة ، ودخلت رسميًا مرحلة الإنتاج الضخم.

تمثل كفاءة التحويل فوائد اقتصادية أعلى.بعد الإنتاج الضخم ، زادت الحصة السوقية لرقائق بطاريات Perc بشكل سريع ودخلت مرحلة من النمو السريع.ارتفعت الحصة السوقية من 10.0٪ في عام 2016 إلى 91.2٪ في عام 2021. وفي الوقت الحالي ، أصبحت هي الاتجاه السائد لتقنية إعداد شرائح البطاريات في السوق.

من حيث كفاءة التحويل ، سيصل متوسط ​​كفاءة التحويل للإنتاج الواسع النطاق لبطاريات النسبة المئوية في عام 2021 إلى 23.1٪ ، بزيادة 0.3٪ عن عام 2020.

من منظور كفاءة الحد النظري ، وفقًا لحساب معهد أبحاث الطاقة الشمسية ، تبلغ كفاءة الحد النظري لبطارية السليكون أحادية البلورية من النوع P 24.5 ٪ ، وهي قريبة جدًا من الحد النظري للكفاءة في الوقت الحالي ، وهناك عدد محدود مجال للتحسين في المستقبل.

ولكن في الوقت الحالي ، تعد Perc هي أكثر تقنيات شرائح البطاريات شيوعًا.وفقًا لـ CPI ، بحلول عام 2022 ، ستصل كفاءة الإنتاج الضخم لبطاريات PERC إلى 23.3 ٪ ، وستشكل الطاقة الإنتاجية أكثر من 80 ٪ ، وستظل الحصة السوقية في المرتبة الأولى.

تتمتع البطارية الحالية من النوع N بمزايا واضحة في كفاءة التحويل وستصبح هي التيار الرئيسي للجيل القادم.

تم تقديم مبدأ العمل لشريحة البطارية من النوع N مسبقًا.لا يوجد فرق جوهري بين الأساس النظري لنوعي البطاريات.ومع ذلك ، نظرًا للاختلافات في تقنية نشر B و P في القرن ، فإنهم يواجهون تحديات مختلفة وآفاق التنمية في الإنتاج الصناعي.

عملية تحضير البطارية من النوع P بسيطة نسبيًا والتكلفة منخفضة ، ولكن هناك فجوة معينة بين البطارية من النوع P والبطارية من النوع N من حيث كفاءة التحويل.تعتبر عملية البطارية من النوع N أكثر تعقيدًا ، ولكنها تتميز بكفاءة التحويل العالية ، وعدم توهين الضوء ، وتأثير الضوء الضعيف الجيد.