태양광 전지의 원리
1. **광자 흡수 및 투과:** 빛에 노출되면 밴드갭 너비보다 에너지가 작은 광자는 흡수되지 않고 태양 전지를 통과합니다.
2. **고에너지 광자의 에너지 손실**: 밴드갭보다 큰 에너지를 가진 광자는 전자-홀 쌍을 생성하여 일부 에너지 손실을 일으킵니다.
3. **전하 분리 및 전달:** 광생성된 전하 캐리어의 분리와 전달로 인해 pn 접합 내부에 손실이 발생합니다.
4. **재결합 손실:** 광생성 캐리어를 전달하는 동안 재결합 손실이 발생합니다.
5. **전압 강하:** 출력 전압이 떨어지면서 접점 전압 손실이 발생합니다.
전기 손실 감소
1. 결정 구조가 좋은 고품질 실리콘 웨이퍼를 사용합니다.
2. 이상적인 pn 접합 형성 기술을 개발합니다.
3. 최적의 수동화 기술을 구현합니다.
4. 효율적인 금속 접촉 기술을 채택하세요.
5. 첨단 프런트 필드와 백 필드 기술을 활용하세요.
광 손실 감소
광학적 손실을 최소화하여 셀 효율성을 높이기 위해 다양한 광 포획 이론과 기술이 개발되었는데, 여기에는 반사를 줄이기 위한 표면 텍스처링, 전면 반사 방지 코팅, 후면 반사 코팅, 더 작은 그리드라인 음영 영역 등이 포함됩니다.
TOPCon(터널 산화물 부동태화 접점)
TOPCon 태양 전지의 구조
TOPCon 태양 전지의 전면은 기존의 N형 또는 N-PERT 태양 전지와 유사하며, 붕소(p+) 이미터, 패시베이션층, 그리고 반사 방지 코팅으로 구성됩니다. 핵심 기술은 1~2nm 두께의 초박막 실리콘 산화막과 인이 도핑된 미세결정 혼합 실리콘 박막으로 구성된 후면 패시베이션 접촉에 있습니다. 양면 적용의 경우, 전면에는 Ag 또는 Ag-Al 그리드를, 후면에는 Ag 그리드를 스크린 인쇄하여 금속화를 구현합니다.
터널 산화물 부동태화 접점
25.7%의 높은 변환 효율을 달성하는 TOPCon 구조는 얇은 터널 산화막과 인 도핑된 폴리실리콘층으로 구성됩니다. 인 도핑된 폴리실리콘층은 a-Si:H 결정화 또는 LPCVD를 이용한 폴리실리콘 증착을 통해 제조할 수 있습니다. 이러한 특징으로 인해 TOPCon은 고효율 태양 전지 기술의 유망한 후보 물질로 자리매김하고 있습니다.
헤테로접합 기술(HJT)
헤테로접합 기술(HJT)은 결정질 실리콘과 비정질 실리콘 박막 기술을 결합하여 25% 이상의 효율을 달성합니다. HJT 셀은 효율과 출력 면에서 기존 PERC 기술을 능가합니다.
HJT 태양 전지의 구조
HJT 셀은 단결정 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용합니다. 웨이퍼 앞면에는 진성 a-Si:H 박막과 p형 a-Si:H 박막을 순차적으로 증착하여 pn 이종접합을 형성합니다. 뒷면에는 진성 a-Si:H 박막과 n형 a-Si:H 박막을 증착하여 후면 전계를 형성합니다. 그 후 투명 전도성 산화막을 증착하고, 스크린 인쇄를 통해 금속 전극을 형성하여 대칭 구조를 형성합니다.
HJT 태양 전지의 장점
- **유연성과 적응성:** HJT 기술은 기존 태양 전지보다 낮은 온도 계수를 제공하여 극한의 기상 조건에서도 뛰어난 생산 능력을 보장합니다.
- **수명:** HJT 태양 전지는 30년 이상 효율적으로 작동할 수 있습니다.
- **더 높은 효율성:** 현재 HJT 패널은 19.9%~21.7%의 효율성을 달성합니다.
- **비용 절감:** HJT 패널에 사용되는 비정질 실리콘은 비용 효율적이며, 제조 공정이 간소화되어 HJT가 더 저렴해졌습니다.
페로브스카이트 태양 전지
2009년 최초로 4% 효율을 달성한 페로브스카이트 태양 전지(PSC)는 2021년까지 25.5% 효율을 달성하며 학계의 큰 관심을 불러일으켰습니다. PSC의 급속한 발전은 태양광 발전 분야의 떠오르는 신성으로 자리매김하고 있습니다.
페로브스카이트 태양 전지의 구조
고급 페로브스카이트 전지는 일반적으로 투명 전도성 산화물, 전자 수송층(ETL), 페로브스카이트, 정공 수송층(HTL), 그리고 금속 전극의 다섯 가지 구성 요소로 구성됩니다. 이러한 재료들의 에너지 준위와 계면에서의 상호작용을 최적화하는 것은 여전히 흥미로운 연구 분야입니다.
페로브스카이트 태양 전지의 미래
페로브스카이트 연구는 패시베이션 및 결함 감소를 통한 재결합 감소, 2D 페로브스카이트 결합, 그리고 계면 재료 최적화에 집중될 것으로 예상됩니다. 안정성 향상 및 환경 영향 저감은 향후 연구의 핵심 분야입니다.
태양광 전지 생산의 품질 관리
에칭 및 텍스처링
표면 손상은 에칭을 통해 제거되고, 텍스처링은 빛을 가두는 표면을 형성하여 반사 손실을 줄입니다. 반사율 측정은 이 과정을 모니터링합니다.
확산 및 에지 분리
실리콘 웨이퍼에 확산층을 형성하여 pn 접합을 형성합니다. 박막 태양 전지의 효율을 향상시키기 위해 패시베이션층을 증착하는데, 이는 소수 캐리어 수명, 웨이퍼 두께, 굴절률을 통해 모니터링됩니다.
반사 방지 코팅
실리콘 웨이퍼 표면에 반사 방지 코팅을 적용하여 빛 흡수율을 향상시킵니다. PECVD는 패시베이션층 역할도 하는 박막을 증착하는 데 사용됩니다. 투과율과 면저항 균일도는 주요 측정 지표입니다.
전극 제작
그리드라인 전극은 전면에 스크린 인쇄되고, 후면 필드 전극과 후면 전극은 후면에 인쇄됩니다. 온도 제어, 포인트 정확도, 그리드라인 종횡비는 건조 및 소결 과정에서 중요한 모니터링 지표입니다.
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게시 시간: 2024년 8월 3일
