Преимущества технологии солнечных элементов PERC

Обозначение PERC означает солнечный элемент с технологией пассивации задней поверхности кремниевой пластины. Дословно PERC (Passivated Emitter Rear Cell) — пассивированный излучатель тыльной стороны ячейки.

Технология PERC

В обычном фотоэлементе на тыльной стороне наносится слой алюминия, выполняющий функцию контактора для съема тока. Алюминий наносят по всей задней поверхности кремния, что обеспечивает сплошной контакт. При изготовлении PERC элемента между кремнием и алюминием наносится диэлектрический слой с микроотверстиями, сделанными с помощью лазера.

солнечный элемент по технологии PERC

В результате контакт происходит именно через эти микроскопические отверстия. А слой диэлектрика обеспечивает функцию экрана отражателя.

Строение солнечного элемента PERC

PERC технология увеличивает КПД солнечной батареи

1. Увеличение поглощающей способности фотоэлемента

Диэлектрический слой на задней части солнечного элемента отражает свет, который проходит через солнечный элемент, обратно внутрь слоёв кремния. Это позволяет увеличить количество сгенерированных электронов.

Различные длины волн спектра солнечного света генерируют электроны на различных уровнях структуры солнечной ячейки. Так, например, короткие волны (синий цвет) генерируют электроны возле передней поверхности фотоэлемента, а длинные волны (красный свет) генерируют больше электронов у тыльной стороны ячейки.

Длинноволновый спектр образует мало электронов потому, что вблизи тыльной стороны элемента просто поглощается задним алюминиевым контактом. Дополнительный слой способствует отражению этих лучей и позволяет сгенерировать больше электронов вблизи тыльного контакта.

Отражение солнечных лучей в элементе PERC

Зв счет этого солнечные батареи больше вырабатывают в пасмурную погоду, а также в утренние и вечерние часы. Увеличение производительности модулей происходит вследствие того, что большее количество коротковолнового излучения синего света (в спектре длин волн от 450 до 495 нм) в это время поглощается в атмосфере.

Поглощающая способность солнечных элементов PERC

2. Снижение нежелательного перегрева в солнечном элементе

Кремниевые солнечные элементы не поглощают свет с длиной волны более 1180 нанометров. В стандартных солнечных элементах этот свет поглощается задним алюминиевым слоем и преобразуется в тепло. Как известно, нагрев снижает эффективность солнечных элементов. Диэлектрический слой отражает большее количество света с длиной волны более 1180 нм и помогает солнечному элементу работать более эффективно за счет меньшего перегрева.

Отражающая способность солнечных элементов PERC

3. Отражение электронов в зону p-n перехода

Кроме дополнительной генерации электронов и уменьшения перегрева фотоэлемента PERC технология способствует отражению уже сгенерированных электронов в зону p-n перехода.

Выбитый фотоном электрон под воздействием солнечного света может свободно «блуждать» по слою кремния и в некоторых случаях просто поглощаться на тыльном контакте элемента, не участвуя в p-n переходе. Этот процесс называют рекомбинацией в фотоэлементе. Диэлектрический слой отражает электроны так же, как солнечные лучи, и дает большему количеству электронов возможность найти «дырку» для обеспечения фотоэффекта. И это так же увеличивает производительность солнечной батареи.

Снижение рекомбинации в солнечном элементе PERC

Солнечные элементы, изготовленные по технологии PERC, имеют эффективность более 20%. Это обеспечивает им преимущество по сравнению со стандартными кремниевыми солнечными элементами, имеющими КПД около 17-19%.