У Китаї представили сонячні елементи з рекордною ефективністю: допоміг лазер

Досі за допомогою лазерного гравіювання не вдавалося зробити модулі з ефективністю вище 22,5%, але вчені знайшли вихід.

Китайський виробник сонячних модулів Longi розробив сонячний елемент із гетеропереходом і тильним контактом (BC) з ефективністю перетворення енергії 27,3% в умовах звичайного освітлення, що набагато вище за аналоги на ринку. Конструкцію винахідники описали в статті, опублікованій у науковому журналі Nature.

Дослідники компанії пояснили, що лазерне формування малюнка наразі є найдешевшим методом створення осередків BC, але досі за його допомогою не вдавалося виробляти пристрої, чия ефективність перевищує 22,5%. Ба більше, цей метод може призвести до пошкодження комірок, спричиненого лазерним променем, і зниження напруги холостого ходу та коефіцієнта заповнення, оскільки він спричиняє деградацію аморфного пасивувального контакту або кристалічного кремнієвого інтерфейсу.

У своїй роботі інженери Longi використовували вдосконалений процес оптимізації контактів лазером, який має загальний ефективний час обробки приблизно на третину менший, ніж у основних технологій, таких як PERC і TOPCon. Щоб усунути ризик пошкодження осередків, вони застосували три кроки лазерного патернування, відомі як P1, P2 і P3, для створення зустрічно-гребінчастої полярності n/p шляхом вибіркового видалення шарів N-контакту, P-контакту і оксиду індію та олова (ITO) відповідно.

Кроки P1 і P3 спрямовані на ізоляцію шарів заднього контакту сусідніх осередків, а крок P2 створює електричний шлях між заднім контактом осередку з переднім контактом сусіднього осередку. Крок P3, зокрема, часто є джерелом небажаних ефектів, як-от розшарування заднього контакту, відшаровування або погана електрична ізоляція через залишки, що залишаються в канавці.

Під час випробувань нової технології лазерний промінь циліндричної форми працював у двох режимах. Режим перекриття, який використовується в P1 і P3, повністю видаляв шар, тоді як режим одиночного пострілу, який використовується в P2, створював частковий, а не повний контакт між гідрогенізованою плівкою аморфного кремнію і шаром ITO.

Команда створила фотоелектричний осередок площею 243 квадратних сантиметри з монокристалічною кремнієвою пластиною Чохральського n-типу, легованою фосфором M6. Вона нанесла щільні пасивувальні контакти за допомогою плазмово-посиленого хімічного осадження з парової фази (PECVD) за температури 240 °C. Для видалення плівок використовувався імпульсний зелений пікосекундний лазер із плямою 250 мкм.

"Цей осередок можна використовувати в усіх сценаріях застосування фотоелектричних систем на основі кремнію", — сказав Чаовей Сюе, директор департаменту Longi Solar журналу PV Magazine, зазначивши, що пристрій заснований на щільних контактах для пасивування, які містять менше водню, як порівняти зі звичайними контактами, що використовуються в елементах BC, що, за його словами, знижує паразитне поглинання світла та покращує пасивацію.

У Longi також створили пристрій з меншим вмістом індію, що досяг ефективності 26,5%. За словами вчених, вони також домоглися ефективності 26,2% для сонячних елементів HBC, металізованих низькотемпературною мідною (Cu) пастою, нанесеною методом трафаретного друку. Пропонована технологія виробництва покликана відокремити використання рідкісного індію і дорогоцінного срібла від технології гетеропереходу елемента, оскільки PERC і TOPCon складно створювати у великих кількостях через необхідність у срібних контактах.

Longi не уточнила, чи були ці результати підтверджені незалежною сторонньою організацією.