Класифікація сонячних батарей: Сонячні батареї
Розвиток сонячних батарей поділяється на три покоління. Перше покоління представлено монокристалічним кремнієм і полікристалічним кремнієм як кремнієвими сонячними батареями. Технологія сонячних батарей першого покоління з кристалічним кремнієм як матеріалом була розроблена і є найбільш широко використовуваною. Але високі вимоги до сировини для монокристалічних кремнієвих сонячних батарей та складний виробничий процес полікристалічних кремнієвих сонячних батарей та інші недоліки спонукали людей почати дослідження і розробки другого покоління тонкоплівкових сонячних батарей, включаючи кадмій телурид (CdTe), арсенід галію (GaAs) та сполуки селеніду міді, індію, галію (CIGS) як представників сонячних батарей, які почали ставати гарячою темою досліджень. Порівняно з кристалічними кремнієвими батареями, тонкоплівкові сонячні батареї потребують менше матеріалу і легше виробляються у великому масштабі, тому вони мають переваги у зниженні вартості, а їх ефективність поступово покращується. Третє покоління базується на високій ефективності, екологічності та передових нанотехнологіях нових сонячних батарей, таких як барвниково-чутливі сонячні батареї (DSSCs), кальційтитанатні сонячні батареї (PSCs) та квантові точкові сонячні батареї (QDSCs) тощо. Наразі всі види сонячних батарей значно розвинулися, сформувавши модель розвитку сонячних батарей, засновану на кристалічних кремнієвих сонячних батареях, тонкоплівкових сонячних батареях як об’єкті розвитку та DSSCs, PSCs і QDSCs як передовій лінії.
1. Перший тип сонячних батарей
1.1 Монокристалічні кремнієві сонячні батареї
Монокристалічний кремній є найрозвиненішим і найстабільнішим типом сонячних батарей серед усіх кристалічних кремнієвих сонячних батарей з точки зору виробничого процесу та технології. Теоретично, найкраща заборонена ширина забороненої зони фотогальванічного матеріалу становить близько 1,4 еВ, а ширина забороненої зони монокристалічного кремнію — 1,12 еВ, що є найближчим одиночним матеріалом до найкращої забороненої ширини, відомої в природі. Монокристалічні кремнієві сонячні батареї переважно виготовляються через очищення пластин і виготовлення флісу, створення дифузійного переходу, травлення країв, депофоризацію кремнієвого скла, нанесення антивідблискової плівки, виготовлення електродів, спікання тощо. Після багатьох років розвитку виробничий процес і ефективність монокристалічних кремнієвих сонячних батарей значно покращилися. Завдяки високій ефективності та стабільності монокристалічні кремнієві сонячні батареї домінують у PV-індустрії і залишатимуться такими ще довго.
Однак чистота кремнієвого матеріалу, необхідна для кремнієвих батарей, має досягати 99,9999%, що призводить до високої ціни монокристалічного кремнію, крім того, складний виробничий процес також ускладнює широке впровадження. Тому в подальшому розвитку монокристалічних кремнієвих сонячних батарей основним напрямком має бути спрощення виробничого процесу та процесу очищення кремнієвого матеріалу для зниження виробничих витрат і прискорення популяризації.
1.2 Полікристалічні кремнієві сонячні батареї
Порівняно з монокристалічними кремнієвими сонячними батареями, полікристалічні кремнієві сонячні батареї потребують меншої чистоти сировини і ширшого спектру сировини, тому їхня вартість значно нижча за монокристалічні кремнієві сонячні батареї. Полікристалічні кремнієві сонячні батареї також виготовляються різними методами, такими як метод Сіменса, силановий метод, метод псевдозрідженого шару, метод відновлення натрієм, метод напрямленого кристалізації, метод вакуумного випаровування тощо. Також застосовуються технології обробки монокристалічного кремнію, такі як травлення емісійного переходу, металеве поглинання, травлення флюсу, пасивація поверхні і тіла, удосконалення металевих затворних електродів.
Порівняно з монокристалічними кремнієвими сонячними батареями, полікристалічні кремнієві сонячні батареї мають перевагу у вигляді низьких вимог до сировини, особливо через нижчу вартість виробництва. Однак вони мають і недоліки, такі як більша кількість дефектів кристалічної решітки, що призводить до нижчої ефективності перетворення порівняно з монокристалічними кремнієвими сонячними батареями. Тому для полікристалічних сонячних батарей дослідження мають зосереджуватися на покращенні процесу виробництва полікристалічного кремнію та зменшенні дефектів у процесі виробництва для підвищення якості пластин. Крім того, виробничий процес полікристалічних сонячних батарей слід спростити для подальшого зниження виробничих витрат і прискорення розвитку полікристалічних сонячних батарей.
