השינוי הגדול בתחום הפוטו-וולטאים הגיע.מי תהיה הטכנולוגיה המרכזית הבאה?

2022 היא שנה מלאה באתגרים לכל העולם.מגפת האלופים החדשים עדיין לא הסתיימה לחלוטין, והמשבר ברוסיה ובאוקראינה הגיע בעקבותיו.במצב בינלאומי מורכב והפכפך זה, הדרישה לאבטחת אנרגיה של כל מדינות העולם גדלה מיום ליום.

על מנת להתמודד עם פער האנרגיה ההולך וגובר בעתיד, התעשייה הפוטו-וולטאית משכה צמיחה נפיצה.במקביל, ארגונים שונים גם מקדמים באופן פעיל את הדור החדש של טכנולוגיית תאים פוטו-וולטאיים כדי להשתלט על הרמה בשוק.

לפני ניתוח מסלול האיטרציה של טכנולוגיית התא, עלינו להבין את העיקרון של ייצור חשמל פוטו-וולטאי.

הפקת חשמל פוטו-וולטאית היא טכנולוגיה המשתמשת באפקט הפוטו-וולטאי של ממשק מוליכים למחצה כדי להמיר ישירות אנרגיית אור לאנרגיה חשמלית.העיקרון העיקרי שלו הוא ההשפעה הפוטואלקטרית של מוליכים למחצה: תופעת הבדל הפוטנציאל בין מוליכים למחצה הטרוגניים או חלקים שונים של קשר מוליכים למחצה ומתכת הנגרמים על ידי אור.

כאשר פוטונים מאירים על המתכת, אנרגיה יכולה להיספג באלקטרון במתכת, והאלקטרון יכול לברוח ממשטח המתכת ולהפוך לפוטואלקטרון.לאטומי סיליקון יש ארבעה אלקטרונים חיצוניים.אם אטומי זרחן עם חמישה אלקטרונים חיצוניים מסוממים לחומרי סיליקון, ניתן ליצור פרוסות סיליקון מסוג N;אם אטומי בורון עם שלושה אלקטרונים חיצוניים מסוממים לחומר הסיליקון, יכול להיווצר שבב סיליקון מסוג P."

שבב הסוללה מסוג P ושבב הסוללה מסוג N מוכנים בהתאמה על ידי שבב סיליקון מסוג P ושבב סיליקון מסוג N באמצעות טכנולוגיות שונות.

לפני 2015, שבבי סוללת אלומיניום בשדה האחורי (BSF) כבשו כמעט את כל השוק.

סוללת שדה אחורית מאלומיניום היא מסלול הסוללה המסורתי ביותר: לאחר הכנת צומת PN של תא פוטו-וולטאי סיליקון גבישי, מונחת שכבה של סרט אלומיניום על משטח התאורה האחורית של שבב הסיליקון כדי להכין את שכבת P+, ובכך ליצור שדה אחורי מאלומיניום , יצירת שדה חשמלי בצומת גבוה ונמוך, ושיפור מתח המעגל הפתוח.

עם זאת, ההתנגדות לקרינה של סוללת שדה אחורית מאלומיניום ירודה.יחד עם זאת, יעילות ההמרה המגבילה שלו היא רק 20%, ושיעור ההמרה בפועל נמוך יותר.אמנם בשנים האחרונות שיפרה התעשייה את תהליך סוללת BSF, אך בשל המגבלות המובנות בה, השיפור אינו גדול וזו גם הסיבה להחלפה.

לאחר 2015, נתח השוק של שבבי סוללות Perc גדל במהירות.

שבב הסוללה של Perc משודרג משבב הסוללה האחורי מאלומיניום הרגיל.על ידי הצמדת שכבת פסיבציה דיאלקטרית בגב הסוללה, ההפסד הפוטואלקטרי מצטמצם בהצלחה ויעילות ההמרה משתפרת.

שנת 2015 הייתה השנה הראשונה של טרנספורמציה טכנולוגית של תאים פוטו-וולטאיים.בשנה זו הושלם המסחור של טכנולוגיית Perc, ויעילות הייצור ההמוני של הסוללות חרגה לראשונה ב-20% מיעילות ההמרה של סוללות אלומיניום בשדה האחורי, ונכנסה רשמית לשלב הייצור ההמוני.

יעילות הטרנספורמציה מייצגת יתרונות כלכליים גבוהים יותר.לאחר ייצור המוני, נתח השוק של שבבי סוללות Perc גדל במהירות ונכנס לשלב של צמיחה מהירה.נתח השוק טיפס מ-10.0% ב-2016 ל-91.2% ב-2021. נכון לעכשיו, הוא הפך לזרם המרכזי של טכנולוגיית הכנת שבבי הסוללה בשוק.

מבחינת יעילות ההמרה, יעילות ההמרה הממוצעת של הייצור בקנה מידה גדול של סוללות Perc ב-2021 תגיע ל-23.1%, גבוה ב-0.3% מזו ב-2020.

מנקודת המבט של יעילות מגבלה תיאורטית, על פי החישוב של מכון המחקר לאנרגיה סולארית, יעילות הגבול התיאורטית של סוללת סיליקון חד-גבישית מסוג P היא 24.5%, שזה קרוב מאוד ליעילות הגבול התיאורטית כיום, ויש מוגבלת. מקום לשיפור בעתיד.

אבל נכון לעכשיו, Perc היא טכנולוגיית שבבי הסוללה המיינסטרימית ביותר.לפי מדד המחירים לצרכן, עד שנת 2022, יעילות הייצור ההמוני של סוללות PERC תגיע ל-23.3%, כושר הייצור יהווה יותר מ-80%, ונתח השוק עדיין ידורג במקום הראשון.

לסוללה הנוכחית מסוג N יש יתרונות ברורים ביעילות ההמרה והיא תהפוך למיינסטרים של הדור הבא.

עקרון העבודה של שבב הסוללה מסוג N הוצג בעבר.אין הבדל מהותי בין הבסיס התיאורטי של שני סוגי הסוללות.עם זאת, בשל ההבדלים בטכנולוגיה של פיזור B ו-P במאה, הם מתמודדים עם אתגרים ואפשרויות פיתוח שונות בייצור תעשייתי.

תהליך ההכנה של מצבר מסוג P פשוט יחסית והעלות נמוכה, אך יש פער מסוים בין מצבר מסוג P לסוללה מסוג N מבחינת יעילות ההמרה.התהליך של סוללה מסוג N מורכב יותר, אך יש לו את היתרונות של יעילות המרה גבוהה, ללא הנחת אור ואפקט אור חלש טוב.