Wat is de IBC-technologie voor zonnemodules?
Wat is IBC-technologie?
- l De IBC (Interdigitated Back Contact) cel is een type achterwaartse junctie waar positieve en negatieve metalen elektroden in de vorm van vertakte vingers aan de achterkant van de cel zijn gerangschikt, weg van direct licht.
- l In de structuur van deze achterwaartse contact zonnecellen bevindt de P-N junctie zich aan de achterkant van de cel, en de stroom volgt een tweedimensionaal transmissiemodel.
- MWT (Metal Wrap Through) en EWT (Emitter Wrap Through) vallen ook onder de categorie van zonnecellen met achterwaartse contacten. Echter, aangezien hun P-N juncties aan de voorkant van de cel zijn, worden ze aangeduid als zonnecellen met achterwaartse contacten aan de voorkant.
Structuur van IBC-zonnecellen
De belangrijkste laag van IBC-zonnecellen is de n-type of p-type c-Si-wafer die dient als absorptielaag. Deze laag wordt gecreëerd door de c-Si-laag te doteren met boor of fosfor om p-type of n-type gedoteerde wafers te produceren. Vervolgens wordt meestal een antireflectie- en passiveringscoating van SiO aangebracht aan één of beide zijden van de zonnecel.
Belangrijke structurele variaties in IBC-zonnecellen omvatten de introductie van een diffusie-laag gekarakteriseerd door elkaar kruisende n-type en p-type lagen, waardoor de installatie van metalen contacten aan de achterkant mogelijk is.
In de laatste stap wordt elk metalen contact van de IBC-zonnecel aan de achterkant van de cel geplaatst, waarbij ervoor wordt gezorgd dat de voorkant van de cel volledig vrij is van schaduwrijk materiaal. Dit maakt ook een bredere plaatsing van contacten mogelijk, waardoor de serie-weerstand van de cel wordt verminderd.
Het merendeel van de IBC-zonnecellen bestaat voornamelijk uit c-Si-wafers als de absorptielaag van de n-type wafer, hoewel p-type wafers ook worden gebruikt. Monokristallijn silicium (mono c-Si) is de meest voorkomende keuze vanwege de hogere efficiëntie, maar polykristallijn silicium (poly c-Si) kan ook worden gebruikt.
Een antireflectie- en passiveringslaag wordt aangebracht aan één of beide zijden van de c-Si-wafer, met een dunne laag siliciumdioxide (SiO2) aangebracht via een thermisch oxidatieproces. Andere geschikte materialen zoals siliciumnitride (SiNx) of boornitride (BNx) kunnen ook worden gebruikt.
Om de frontale contacten naar de achterkant van de IBC-zonnecel te verplaatsen, moeten gedistribueerde of elkaar kruisende n+ en p+ emitterlagen, ook wel diffusielagen genoemd, worden geïntroduceerd. Om deze lagen te fabriceren, worden processen zoals gemaskerde diffusie, ionenimplantatie of laser-doping met boor toegepast op de n-type wafer, waarbij p-type gedoteerde regio's worden gecreëerd terwijl de integriteit van de n-type laag behouden blijft.
De metalen contacten kunnen worden geplaatst met behulp van laser-ablatie of natte chemische depositiemethoden, waarbij veelgebruikte metalen materialen zoals zilver, nikkel of koper dienen als contacten voor de IBC-zonnecellen.
Werkingsprincipe van IBC-zonnecellen
IBC-zonnecellen, vergelijkbaar met Al-BSF-zonnecellen, genereren zonne-energie door het fotovoltaïsche effect. De belasting is verbonden tussen de positieve en negatieve terminals van het IBC-zonnecelpaneel, waarbij fotonen worden omgezet in elektrische energie en zo zonne-energie aan de belasting wordt geleverd.
Net als traditionele zonnecellen treffen fotonen de absorptielaag van IBC-zonnecellen, waarbij elektronen worden geëxciteerd en elektron-gatparen (e-h) worden gecreëerd. Omdat IBC-zonnecellen geen metalen contacten hebben die de voorkant van de cel overschaduwen, hebben deze zonnecellen een groter oppervlak voor fotonen-impactconversie.
De elektron-gatparen die aan de voorkant van de IBC-zonnecellen worden gevormd, worden vervolgens verzameld door de p-type interdigitated laag aan de achterkant. De verzamelde elektronen stromen van het p-type metalen contact naar de belasting, genereren elektriciteit en keren vervolgens terug naar de IBC-zonnecel via het n+ metalen contact, waarmee de specifieke e-h-cyclus wordt voltooid.
Productieprocessen voor IBC-cellen
Vergelijking van PERC-, TOPCon- en IBC-technologieën
Voordelen van IBC-technologie
- l De voorkant van de cel heeft geen metalen lijnafscherming, wat stroomverlies als gevolg van schaduwvorming door metalen elektroden kan elimineren en het gebruik van invallende fotonen kan maximaliseren. In vergelijking met conventionele zonnecellen kan de kortsluitstroom met ongeveer 7% worden verhoogd.
- l De positieve en negatieve elektroden bevinden zich aan de achterkant van de cel, waardoor afscherming van roosterlijnen overbodig is. De grootte van de roosterlijnen kan geschikt worden vergroot om de serie-weerstand te verminderen en de vullingsfactor (FF) te verbeteren.
- l Oppervlakte-passivering en de oppervlaktevangstructuur kunnen worden geoptimaliseerd om het recombinaatpercentage aan de voorzijde en de oppervlaktereflectie te verminderen, waardoor de openklemspanning (VOC) en de dichtheid van de kortsluitstroom (JSC) worden verbeterd, omdat de voorzijde geen zorgen heeft zoals lijnafscherming of metalen contact.
- l Esthetisch aantrekkelijk en bijzonder geschikt voor integratie in fotovoltaïsche gebouwen, met goede commerciële vooruitzichten.
Ontwikkelingsrichting van de efficiëntie van IBC-zonnecellen
IBC-zonnecellen maken gebruik van geavanceerde Interdigitated Back Contact-technologie door contacten strategisch aan de achterzijde te plaatsen om schaduwvorming en stroomverliezen te minimaliseren, resulterend in een ongeëvenaarde energieomzettingsrendement.
Lage temperatuurcoëfficiënt
IBC-zonnepanelen tonen een grotere stabiliteit in omgevingen met hoge temperaturen in vergelijking met traditionele panelen (temperatuurcoëfficiënt van -0,29%/℃). Hun ontwerp minimaliseert interne weerstand en warmteverlies, wat helpt bij het behouden van een hoger conversierendement onder verhoogde temperaturen.
Voorspelling van de toekomstige ontwikkeling van IBC-zonnecellen
Kopecek vertelde aan PV Magazine: "Tegen 2028 zouden IBC-zonnemodules TOPCon kunnen vervangen, het huidige belangrijkste product op de markt." De overgang naar IBC-producten zou al in 2025 kunnen beginnen, en tegen 2030 kunnen traditionele producten geleidelijk uit de markt verdwijnen.
Kopecek gaf aan dat het wereldwijde marktaandeel van IBC-zonnemodules naar verwachting zal stijgen van ongeveer 2% in 2022 tot ongeveer 6% in 2026, mogelijk 20% tegen 2028, en meer dan 50% tegen 2030.
Referentie:
https://www.pv-magazine.de/2022/11/03/zelltechnologie-ibc-koennte-topcon-bis-2028-vom-markt-verdraengen/
https://solarmagazine.com/solar-panels/ibc-solar-cells/
https://www.energiemagazin.com/photovoltaik/ibc-technologie-solarzellen/
Maysun IBC Zonnepaneel
Aanbevolen artikelen van IBC Technology
Fotovoltaïsche Technologie
Half gesneden
Bifaciaal
IBC
TOPCon
HJT
Shingled
