Текстурирование поверхности для уменьшения отражения

Подложки, нарезанные из слитков монокристаллического кремния, можно легко текстурировать для уменьшения отражения травлением в химических растворах, в результате чего на поверхности образуются пирамиды. Такой способ текстурирования идеален для монокристаллических подложек выращенных по методу Чохральского, однако, он практически совершенно бесполезен в случае произвольно ориентированных зерен мультикристаллического кремния. Были предложены различные способы текстурирования мультикристаллических подложек. Среди них:

Механическое текстурирование поверхности подложки с помощью режущих инструментов или лазеров (Narayanan, Willeke, Hezel ).

Изотропное химическое травление, основанное не на ориентации кристалла, а на дефектах в нем (Einhaus).

Изотропное химическое травление в сочетании с фотолитографичекой маской (Stock, Zhao).

Плазменное травление (Fukui).

Не смотря на то, что многие из методов текстурирования мультикристаллической поверхности являются довольно перспективными, ни один из них до сих пор не был внедрен в полномасштабный производственный процесс.

Антиотражающие покрытия и прожиг контактов

Антиотражающие покрытия особенно важны для мультикристаллических материалов, которые не просто текстурировать. Двумя повсеместно используемыми антиотражающими покрытиями являются оксид титана и нитрид кремния. Покрытия наносятся с помощью простых методов, таких как распыление или химическое осаждение из газовой фазы. Кроме улучшения оптических свойств, диэлектрические покрытия могут также улучшить электрические свойства, пассивируя поверхность. В процессе трафаретной печати металлические контакты прорезаются через антиотражающее покрытие и достигают кремния за счет добавления в пасту режущих веществ. Вся процедура является довольно простой. Ее дополнительное преимущество заключается в возможности создания контактов для более мелкого эмиттера (Szlufcik).

Отделение краев

Существует множество разных способов обрезки краев, таких как плазменное травление, лазерная обрезка, или экранирование кроев во время диффузии.

Задний контакт

Сплошной аллюминиевый слой отпечатанный назадней поверхности элемента с последующим созданием сплава с кремнием с помощью вжигания создает электрическое поле и улучшает p-область элемента за счет геттерирования. Тем не мение аллюминий достаточно дорог, а чтобы соединить его с верхними контактами нужно создавать дополнительный слой серебра. В большинстве производственных процессов задний контакт делают просто печатая контактную сетку из аллюминия и сереба одновременно.

Подложки

Метод трафаретной печати использовался на разных подложках. Простота метода трафаретной печати делает его идеальным как для Чохральского, так и для мультикристаллического кремния более низкого качества. Общая тенденция заключается в переходе на более широкие и тонкие подложки площадью 15 на 15 см2 и толщиной 200 мкм.

Испытания солнечных батарей

Тестирование готового солнечного модуля включает определения электрических параметров и измерение напряжения на пробой. В качестве тестеров может использоваться как компактное оборудование подобное показанному на рисунке ниже, так и специально оборудованные измерительные помещения, в которых устанавливаются сверхточные имитаторы солнечного излучения с необходимыми характеристиками. После тестирования готовые солнечные модули сортируются по классам продукции, упаковываются и поступают на лад или отправляются потребителю.

Различия между моно и поликристаллическими солнечными элементами

Параметр	Монокристаллические солнечные элементы	Поликристаллические солнечные элементы
Кристаллическая структура	Все кристаллы ориентированы в одном направлении, зерна кристаллов параллельны	Кристаллы ориентированы в разных направлениях, зерна кристаллов не параллельны
Технология производства	Монокристаллические цилиндры кремния нарезаются на пластины, затем пластины обрезаются до почти квадратной формы	Поликристаллические заготовки прямоугольной формы режутся на пластины.
Температуры изготовления	1400°C	800~1000°C
Форма	Прямоугольная, с обрезанными углами (квазипрямоугольные)	Прямоугольные или квадратные, различной формы
Толщина	<=300μm	300~500μm
Цвет1	Черный	Темно-синий
КПД	15%~23%	12%~17%
Стабильность параметров	Высокая стабильность	Высокая стабильность, но ниже, чем у монокристаллических элементов
Цена2	Относительно высокая	Относительно высокая, но ниже, чем у монокристаллических элементов
Окупаемость по энергии	2 года	2~3 года

Заключение

Так какой из типов кристаллов работает лучше?

В общем случае, с помощью монокристаллических модулей можно получить больше энергии с единицы площади за счет более высокого КПД этих элементов. Но если сравнивать модули с одинаковой мощностью (а именно так обычно и сравнивают модули, т.к. платят за ватты, а не за площадь модулей), то однозначного ответа нет. Очень многое зависит от производителя солнечных элементов - чем качественнее солнечный элемент, тем он лучше будет работать и больше вырабатывать энергии. Выбор известного и проверенного производителя элементов подчас важнее выбора производителей (сборщиков) панелей.

Существует мнение, что поликристаллические модули лучше работают при низкой освещенности, даже проводятся сравнительные тесты, которые якобы подтверждают это. Однако, все эти сравнения - частные случаи, когда сравниваются конкретные модули конкретных производителей. При этом результат при сравнении других модулей может быть прямо противоположным. Нет однозначной зависимости выработки модуля от типа его кристалла. Для того, чтобы получить максимум энергии от солнечной панели, нужно выбирать панель с качественными элементами от проверенных производителей, а не тип кристалла.

В настоящее время стоимость поликристаллических модулей примерно на 15-20% ниже, чем стоимость монокристаллических. Даже несмотря на то, что монокристаллы более стабильны на протяжении срока службы модуля, более низкая стоимость поликристалла может стать определяющим фактором при принятии решения о покупке солнечной панели.