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PERC-Zellentechnologie erklärt

Mar 06, 2023

1. Was bedeutet PERC?
Wörtlich steht es für Passivierter Emitter und hintere Zelle. Sie finden auch den Begriff Passivierter Emitter und Rückkontakt.

 

2. Was ist das?
Die PERC-Zelltechnologie definiert eine Solarzellenarchitektur, die sich von der Standardzellenarchitektur unterscheidet, die seit drei Jahrzehnten verwendet wird und die normalerweise in allen Photovoltaik-Handbüchern enthalten ist.

 

Bis heute folgt die überwiegende Mehrheit der hergestellten kristallinen Solarzellen der nachstehend dargestellten Struktur.

 

Von oben nach hinten:
– Siebgedruckte Silberpaste zur Bildung der Kontakte
– Antireflexbeschichtung
– Phosphordiffundierte, mit Bor dotierte Siliziumwafer, die die bilden
P-N-Übergang
– Aluminium Back Surface Field (Al-BSF)
– siebgedruckte Aluminiumpaste

Das Ziel der Wissenschaftler ist es, das Beste aus den Elektronen herauszuholen Solarzellenermöglicht die PERC-Architektur im Wesentlichen, die Lichtaufnahme nahe der hinteren Oberfläche zu verbessern und die Elektronenaufnahme zu optimieren.

3. PERC und PERC?

Unter dem Akronym PERC finden wir eigentlich auch die Solarzellentechnologien namens PERL, PERT, PERF. Auch wenn sie ursprünglich nicht in der Nomenklatur von PERC berücksichtigt wurden, werden sie heute normalerweise als Teil derselben Familie betrachtet

 

4. Was ist das Interesse der Technologie?
Der Hauptvorteil der PERC-Zellstruktur besteht darin, dass Hersteller höhere Wirkungsgrade erzielen können als mit Standard-Solarzellen, die an ihre physikalischen Grenzen stoßen. Mit dem derzeitigen Stand der Technik sind bis zu 1 % absoluter Wirkungsgradgewinn möglich. Obwohl es mehr Schritte im Herstellungsprozess gibt, ermöglicht der Effizienzgewinn eine Kostensenkung, auch auf Systemebene. Wir sollten immer im Hinterkopf behalten, dass der Heilige Gral darin besteht, die Effizienz zu steigern und gleichzeitig die Kosten zu senken. Und die Verbesserung des Solarzellenwirkungsgrads trägt zur Kostensenkung bei.
Daher wird diese Zellarchitektur als eines der besten Potenziale für die Herstellung hocheffizienter Solarmodule zu wettbewerbsfähigen Preisen angesehen.

 

5. Ist es neu?
Die PERC-Architektur ist eigentlich gar nicht neu. Erste Beschwörung der Technologie geht auf die zurück Universität von New South Wales in Australien im Jahr 1983 und die erste Veröffentlichung [1] wurde 1989 veröffentlicht. Da dieses Zellenkonzept das beste Potenzial zum Erreichen eines hohen Wirkungsgrads bot, nutzte die UNSW es, um seine mehrfachen Weltrekorde im Wirkungsgrad zu erreichen, die es fast 25 % brachte. [2]. Die beiden anderen konkurrierenden Technologien waren die von Sunpower populär gemachte Back Contact-Technologie und die von Panasonic kommerzialisierte HIT-Technologie.

 

6. Warum jetzt?
Es ist interessant zu betonen, dass die Standard-Solarzellenarchitektur seit Mitte der 80er Jahre verwendet wird. Seitdem wurde die Technologie schrittweise verbessert, mit besseren Pasten zur Bildung von Frontkontakten, dünneren Kontaktfingern, optimierten Antireflexbeschichtungen … Es dauerte fast 30 Jahre, bis die Industrie die auf Forschungsebene erzielte Effizienz fast eingeholt hatte.
Die folgende Grafik fasst das historische Streben der Solarindustrie nach Verbesserung ihrer Technologie zusammen.

 

Wie bereits erwähnt, gibt es immer eine Lücke zwischen den Leistungen, die auf Forschungsebene erzielt werden, und dem, was in der Massenproduktion auf industrieller Ebene erreicht wird. Wenn also jetzt die PERC-Zelltechnologie auftaucht, hat dies hauptsächlich wirtschaftliche Gründe. Tatsächlich muss die Industrie immer Kompromisse eingehen, um zu wirtschaftlich und technisch tragfähigen Konzepten zu gelangen. Während 30 Jahren waren die stetigen inkrementellen Verbesserungen der Standardzellentechnologie wirtschaftlich und technisch machbar. Jetzt, da das Standardkonzept an seine Grenzen stößt und das technische Know-how entlang der Wertschöpfungskette verfügbar ist, um die PERC-Technologie einzuführen, kann es eine neue praktikable Plattform zur Herstellung von Hochleistungs- und hocheffizienten Solarmodulen darstellen.
Wie erwartet von ITRPV, ein Gremium, das eine Reihe von Herstellern auf den verschiedenen Stufen der Wertschöpfungskette versammelt und an Technologietrends arbeitet, wird die PERC-Technologie nach und nach den größten Marktanteil einnehmen. Da dies der Sinn der Geschichte in der PV-Industrie ist, früher oder später immer besser zu werden, werden die meisten installierten Module diese Technologie aufweisen.

7. Bietet die PERC-Technologie von Natur aus eine bessere Schwachlichtleistung?

Parallel zur Entwicklung der PERC-Technologie tauchten in Datenblättern Argumente auf, die sich auf eine verbesserte Leistung bei schwachem Licht bezogen. Es ist dann berechtigt, sich zu fragen, ob diese beiden Tatsachen zusammenhängen. Es stimmt zwar, dass Sie PERC-basierte Module mit verbesserter Schwachlichtleistung finden werden, aber das hat nichts mit der PERC-Zellentechnologie zu tun. Alle Zelltechnologien haben das Potenzial, eine verbesserte Leistung zu bieten schlechte Lichtverhältnisse, und wir werden dieses Thema in a behandeln nächsten Blogbeitrag.

 

8. Herausforderungen mit der Technologie
Wie bei jeder neuen Technologie besteht die Herausforderung hinter der PERC-Technologie darin, die Technologie zu skalieren und gleichzeitig den Prozess zu steuern. Bei United Energy legen wir immer Wert auf Know-wie und wo man diese Zellen auf jeden Fall herstellen kann. Unter den Herausforderungen im Zusammenhang mit der PERC-Technologie sind zwei anfälliger für den Besitzer eines mit dieser Technologie ausgestatteten Panels.
Der erste bezieht sich auf die lichtinduzierte Degradation. LID ist dieser Effekt, der dazu führt, dass ein Modul einen Prozentsatz seiner Leistung verliert, nachdem es zum ersten Mal Licht ausgesetzt wurde. Es erklärt, warum Hersteller mit linearen Garantien nach dem ersten Jahr nie 100 % der Leistung garantieren. Aufgrund der üblicherweise in PERC-Zellen verwendeten höheren Dotierungsgrade wird der negative Effekt durch LID mit der PERC-Technologie im Vergleich zu Standardzellen mit einem Al-BSF verstärkt.
Es gibt auch ein Thema rund um Potential Induced Degradation. Es gab zahlreiche Papiere und Artikel, die diese Frage aufgeworfen haben, insbesondere für polykristallines PERC. Es ist insofern nicht trivial, als diese Art von Defekt die Leistung eines Kraftwerks vollständig beeinträchtigen kann. Die beste Empfehlung, die wir diesbezüglich geben können, ist sicherzustellen, dass die von Ihnen gelieferten Module das Zertifikat gemäß IEC TS 62804 für PID-Beständigkeit erhalten und dass Vertrauen in die Konsistenz besteht, die der Hersteller bei seiner Materialauswahl und seinen Prozessen anwendet, um dies sicherzustellen Die Produktion ist PID-frei.

 

 

Quellen

[1]: A. W. Blakers, A. Wang, A. M. Milne, J. Zhao, M. A. Green, 22,8 % effiziente Silizium-Solarzelle, Appl. Phys. Lette. 55 (1989) 1363–1365.
[2]: Zhao J.; Wang A; Keevers MJ; Grüne MA, 2000, Hocheffiziente PERT-Zellen auf SEH-p-Typ-Si-Substraten und PERT-Zellen auf SHE-n-Typ-Si-Substraten

[3]: MA Grün, Der passivierte Emitter und die hintere Zelle (PERC): Von der Konzeption bis zur Massenproduktion, Solar Energy Materials & Solar Cells 143 (2015) 190–197

[4]: MA Grün, Vierzig Jahre Photovoltaikforschung an der UNSW, Zeitschrift und Proceedings of the Royal Society of New South Wales, vol. 148, Nr. 455 & 456, S. 2-14

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