태양광 전지의 원리
1. **광자 흡수 및 투과:** 빛에 노출되었을 때, 밴드갭 폭보다 에너지가 낮은 광자는 흡수되지 않고 태양 전지를 통과합니다.
2. **고에너지 광자의 에너지 손실:** 밴드갭보다 큰 에너지를 가진 광자는 전자-정공 쌍을 생성하여 에너지 손실을 일으킵니다.
3. **전하 분리 및 이동:** pn 접합부에서는 광생성된 전하 운반체의 분리 및 이동으로 인해 손실이 발생합니다.
4. **재결합 손실:** 광생성된 전하 운반체의 이동 과정에서 재결합 손실이 발생합니다.
5. **전압 강하:** 출력 전압이 강하되어 접촉 전압 손실이 발생합니다.
전기 손실 감소
1. 결정 구조가 우수한 고품질 실리콘 웨이퍼를 사용하십시오.
2. 이상적인 pn 접합 형성 기술을 개발합니다.
3. 최적의 부동태화 기술을 구현합니다.
4. 효율적인 금속 접촉 기술을 활용하십시오.
5. 첨단 공격 및 수비 기술을 활용하십시오.
광 손실 감소
광학적 손실을 최소화하여 셀 효율을 향상시키기 위해 반사를 줄이기 위한 표면 텍스처링, 전면 반사 방지 코팅, 후면 반사 코팅, 더 작은 그리드 라인 음영 영역 등 다양한 광 포획 이론 및 기술이 개발되었습니다.
TOPCon(터널 산화막 패시베이션 접점)
TOPCon 태양 전지의 구조
TOPCon 태양전지의 전면은 기존의 N형 또는 N-PERT 태양전지와 유사하게 붕소(p+) 에미터, 패시베이션 층 및 반사 방지 코팅으로 구성됩니다. 핵심 기술은 초박형 산화규소층(1-2 nm)과 인이 도핑된 미세결정질 혼합 실리콘 박막으로 이루어진 후면 패시베이션 접촉부에 있습니다. 양면형 태양전지의 경우, 전면에는 은(Ag) 또는 은-알루미늄(Ag-Al) 격자를, 후면에는 은 격자를 스크린 인쇄하여 금속화를 구현합니다.
터널 산화막 패시베이션 접점
25.7%의 높은 변환 효율을 달성한 TOPCon 구조는 얇은 터널 산화막 층과 인이 도핑된 폴리실리콘 층으로 구성됩니다. 인이 도핑된 폴리실리콘 층은 a-Si:H를 결정화하거나 LPCVD를 이용하여 폴리실리콘을 증착함으로써 제조할 수 있습니다. 이러한 특징 덕분에 TOPCon은 고효율 태양전지 기술의 유망한 후보 물질입니다.
이종접합 기술(HJT)
이종접합 기술(HJT)은 결정질 실리콘과 비정질 실리콘 박막 기술을 결합하여 25% 이상의 효율을 달성합니다. HJT 셀은 효율과 출력 면에서 기존 PERC 기술보다 우수한 성능을 보입니다.
HJT 태양 전지의 구조
HJT 셀은 단결정 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용합니다. 웨이퍼의 앞면에는 pn 이종접합을 형성하기 위해 진성 a-Si:H 박막과 p형 a-Si:H 박막이 순차적으로 증착됩니다. 뒷면에는 후면 전계를 형성하기 위해 진성 a-Si:H 박막과 n형 a-Si:H 박막이 증착됩니다. 그 후 투명 전도성 산화막을 증착하고, 스크린 인쇄를 통해 금속 전극을 증착하여 대칭 구조를 만듭니다.
HJT 태양 전지의 장점
- **유연성과 적응성:** HJT 기술은 기존 태양 전지보다 온도 계수가 낮아 극한 기상 조건에서도 뛰어난 생산 능력을 보장합니다.
- **수명:** HJT 태양전지는 30년 이상 효율적으로 작동할 수 있습니다.
- **더 높은 효율:** 현재 HJT 패널은 19.9%에서 21.7% 사이의 효율을 달성합니다.
- **비용 절감:** HJT 패널에 사용되는 비정질 실리콘은 비용 효율적이며, 간소화된 제조 공정으로 인해 HJT는 더욱 저렴해집니다.
페로브스카이트 태양 전지
2009년 4%의 효율을 처음 달성한 페로브스카이트 태양전지(PSCs)는 2021년에는 25.5%의 효율을 기록하며 학계의 큰 관심을 불러일으켰습니다. 이러한 PSC의 급속한 발전은 태양광 발전 분야의 떠오르는 스타로 자리매김하게 했습니다.
페로브스카이트 태양전지의 구조
첨단 페로브스카이트 전지는 일반적으로 투명 전도성 산화물, 전자 전달층(ETL), 페로브스카이트, 정공 전달층(HTL) 및 금속 전극의 다섯 가지 구성 요소로 이루어져 있습니다. 이러한 재료들의 에너지 준위와 계면에서의 상호작용을 최적화하는 것은 여전히 흥미로운 연구 분야입니다.
페로브스카이트 태양전지의 미래
페로브스카이트 연구는 패시베이션 및 결함 감소를 통한 재결합 감소, 2차원 페로브스카이트 도입, 계면 물질 최적화에 초점을 맞출 것으로 예상됩니다. 안정성 향상과 환경 영향 감소는 향후 연구의 핵심 분야입니다.
태양광 전지 생산의 품질 관리
에칭 및 텍스처링
표면 손상은 에칭으로 제거하고, 텍스처링 처리를 통해 빛을 포집하는 표면을 만들어 반사 손실을 줄입니다. 반사율 측정을 통해 이 과정을 모니터링합니다.
확산 및 에지 분리
확산층은 실리콘 웨이퍼에 형성되어 pn 접합을 만듭니다. 패시베이션층은 박막 태양전지의 효율을 향상시키기 위해 증착되며, 이는 소수 캐리어 수명, 웨이퍼 두께 및 굴절률을 통해 모니터링됩니다.
반사 방지 코팅
실리콘 웨이퍼 표면에 반사 방지 코팅을 적용하여 광 흡수율을 향상시킵니다. PECVD(입자 강화 화학 기상 증착) 방식을 사용하여 박막을 증착하는데, 이 박막은 보호막 역할도 합니다. 투과율과 면저항 균일성은 주요 측정 매개변수입니다.
전극 제작
그리드라인 전극은 전면에 스크린 인쇄되고, 백필드 및 백 전극은 후면에 인쇄됩니다. 건조 및 소결 과정에서 온도 제어, 포인트 정확도 및 그리드라인 종횡비는 중요한 모니터링 지표입니다.
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게시 시간: 2024년 8월 3일
