Le celle All Back Contact (ABC) sono emerse come una tecnologia promettente nel settore dell'energia solare, offrendo un potenziale significativo in termini di alta efficienza e appeal estetico. In qualità di fornitore di All Back Contact Cells, ho assistito in prima persona all'interesse e all'entusiasmo che circondano questa tecnologia innovativa. Tuttavia, come ogni tecnologia emergente, anche le celle ABC devono affrontare alcuni problemi di affidabilità che devono essere affrontati per garantirne le prestazioni a lungo termine e la sostenibilità sul mercato.
Introduzione a tutte le celle di contatto posteriori
Tutte le celle a contatto posteriore, come suggerisce il nome, hanno tutti i contatti elettrici sul lato posteriore della cella solare. Questo design elimina i contatti metallici sul lato anteriore che si trovano comunemente nelle celle solari tradizionali. L'assenza di contatti frontali riduce le perdite dovute all'ombra, consentendo a una maggiore quantità di luce solare di raggiungere il materiale semiconduttore e aumentando così l'efficienza della cella. Puoi saperne di più su All Back Contact Cells sul nostro sito webTutti i contatti posteriori della cella.
Esistono diversi tipi di celle All Back Contact, come le celle solari Interdigitated Back Contact (IBC). Le celle IBC hanno contatti interdigitati di tipo p e n sulla superficie posteriore, che migliora ulteriormente la raccolta dei portatori di carica. Per una comprensione dettagliata delle celle solari a contatto posteriore interdigitato, visitareCelle solari a contatto posteriore interdigitate.
Problemi di affidabilità di tutte le celle dei contatti posteriori
1. Complessità e resa della produzione
Il processo di produzione di All Back Contact Cells è notevolmente più complesso di quello delle celle solari tradizionali. Il modello preciso dei contatti sul lato posteriore richiede tecniche avanzate di litografia e deposizione. Qualsiasi piccola deviazione nel processo di produzione può portare a difetti nella cella, come cortocircuiti tra i contatti di tipo p e n o formazione incompleta dei contatti.
Questi difetti di fabbricazione possono ridurre l'efficienza e l'affidabilità della cella nel tempo. Ad esempio, un cortocircuito può causare un aumento locale della corrente, con conseguente surriscaldamento e potenziali danni alla cella. Il basso tasso di rendimento dovuto alla complessità della produzione aumenta anche il costo di produzione, il che può rappresentare un ostacolo all’adozione diffusa delle celle ABC.
2. Ingresso di umidità e ossigeno
I contatti sul lato posteriore di All Back Contact Cells sono più esposti rispetto ai contatti sul lato anteriore delle celle tradizionali. Ciò li rende più vulnerabili all’umidità e all’ingresso di ossigeno. L'umidità può reagire con i contatti metallici, causando corrosione. La corrosione può aumentare la resistenza di contatto, che a sua volta riduce l'efficienza della cella. L'ossigeno può anche ossidare il materiale semiconduttore e i contatti metallici, degradando le prestazioni della cella.
Per mitigare questo problema, sono necessari materiali e tecniche di incapsulamento adeguati. Tuttavia, lo sviluppo di soluzioni di incapsulamento efficaci per le cellule ABC è impegnativo a causa della complessa struttura del lato posteriore. Se l'incapsulamento non viene eseguito correttamente, l'umidità e l'ossigeno possono penetrare nella cella nel tempo, causando problemi di affidabilità a lungo termine.
3. Ciclismo termico
Le celle solari sono esposte a un'ampia gamma di temperature durante il loro funzionamento. Il ciclo termico, ovvero il riscaldamento e il raffreddamento ripetuti della cella, può causare stress meccanico sulla struttura cellulare. In All Back Contact Cells, i diversi materiali utilizzati nei contatti sul lato posteriore e nello strato semiconduttore hanno coefficienti di dilatazione termica diversi. Questa differenza può portare alla formazione di crepe e delaminazione nelle interfacce tra i materiali.
Le crepe possono interrompere il flusso dei portatori di carica, riducendo l'efficienza della cella. La delaminazione può anche causare l'isolamento elettrico di alcune parti della cella, portando ad un significativo calo delle prestazioni. Inoltre, il ciclo termico può accelerare il processo di corrosione aumentando la velocità di diffusione dell’umidità e dell’ossigeno nella cella.
4. Degrado dei contatti elettrici
I contatti elettrici in All Back Contact Cells sono fondamentali per la raccolta e il trasferimento efficienti dei portatori di carica. Con il passare del tempo i contatti elettrici possono deteriorarsi a causa di vari fattori. Ad esempio, il flusso ripetuto di corrente può causare l'elettromigrazione, ovvero il movimento degli atomi metallici sotto l'influenza di un campo elettrico. L'elettromigrazione può portare alla formazione di vuoti nei contatti metallici, aumentando la resistenza di contatto.
Inoltre, le reazioni chimiche tra i contatti metallici e il materiale semiconduttore possono modificare anche le proprietà dell'interfaccia. Ciò può comportare una diminuzione dell'altezza della barriera Schottky o un aumento del tasso di ricombinazione sull'interfaccia di contatto, entrambi dannosi per le prestazioni della cella.
5. Degradazione UV
Le celle solari sono esposte alla radiazione ultravioletta (UV) proveniente dal sole. Le radiazioni UV possono causare la fotodegradazione del materiale semiconduttore e dei materiali di incapsulamento in All Back Contact Cells. Nel materiale semiconduttore, la radiazione UV può creare difetti, come legami penzolanti, che possono fungere da centri di ricombinazione per i portatori di carica. Ciò riduce l'efficienza della cella.
Per i materiali di incapsulamento, le radiazioni UV possono causare ingiallimento, infragilimento e diminuzione della trasparenza. L'ingiallimento può ridurre la quantità di luce solare che raggiunge la cella, mentre l'infragilimento può portare alla fessurazione e alla delaminazione dello strato di incapsulamento. Questi problemi possono compromettere l'affidabilità a lungo termine delle celle ABC.
Strategie per migliorare l'affidabilità
1. Ottimizzazione del processo
Per affrontare la complessità della produzione e i problemi di resa, è necessaria un’ottimizzazione continua del processo. Ciò include il miglioramento delle tecniche di litografia e deposizione per garantire un modello preciso dei contatti sul lato posteriore. È possibile utilizzare strumenti metrologici avanzati per monitorare il processo di produzione in tempo reale, consentendo la correzione immediata di eventuali deviazioni. Migliorando il processo di produzione è possibile aumentare il tasso di rendimento e ridurre il numero di celle difettose.
2. Sviluppo dell'incapsulamento
Lo sviluppo di soluzioni di incapsulamento efficaci è essenziale per prevenire l’ingresso di umidità e ossigeno. È necessario sviluppare nuovi materiali di incapsulamento con elevate proprietà barriera e buona adesione alla struttura del lato posteriore delle celle ABC. Inoltre, il processo di incapsulamento dovrebbe essere ottimizzato per garantire la copertura completa dei contatti sul lato posteriore e per ridurre al minimo la formazione di vuoti.
3. Gestione termica
Per ridurre l’impatto del ciclo termico, è possibile impiegare adeguate tecniche di gestione termica. Ciò può includere l'uso di dissipatori di calore o materiali termoconduttivi per dissipare il calore in modo più efficace. Progettare la struttura cellulare per ridurre al minimo la differenza nei coefficienti di dilatazione termica tra i materiali può anche aiutare a ridurre lo stress meccanico e prevenire fessurazioni e delaminazioni.
4. Contattare l'ingegneria
Per prevenire il degrado dei contatti elettrici, è possibile utilizzare tecniche di ingegneria dei contatti. Ciò include la selezione di materiali metallici appropriati con elevata resistenza all'elettromigrazione e alla corrosione. È inoltre possibile applicare trattamenti superficiali ai contatti per migliorare le loro proprietà di interfaccia e ridurre il tasso di ricombinazione.
5. Materiali resistenti ai raggi UV
L'utilizzo di materiali resistenti ai raggi UV per il semiconduttore e l'incapsulamento può mitigare gli effetti della degradazione UV. Questi materiali dovrebbero essere in grado di resistere all’esposizione a lungo termine alle radiazioni UV senza un degrado significativo. È in corso la ricerca per sviluppare nuovi materiali con una migliore resistenza ai raggi UV da utilizzare in All Back Contact Cells.
Conclusione
Tutte le celle a contatto posteriore hanno un grande potenziale nel mercato dell'energia solare grazie alla loro elevata efficienza e ai vantaggi estetici. Tuttavia, devono affrontare anche diversi problemi di affidabilità che devono essere risolti. In qualità di fornitore di All Back Contact Cells, ci impegniamo nella ricerca e nello sviluppo di soluzioni a questi problemi. Migliorando il processo di produzione, sviluppando materiali di incapsulamento migliori, implementando un'efficace gestione termica, ottimizzando i contatti elettrici e utilizzando materiali resistenti ai raggi UV, possiamo migliorare l'affidabilità delle celle ABC.
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Riferimenti
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- Krc, J. e Aberle, AG (2012). Celle solari al silicio a contatto posteriore interdigitato: una recensione. Progressi nel fotovoltaico: ricerca e applicazioni, 20(3), 239 - 251.
- Tan, HH e Jagadish, C. (2012). Materiali e dispositivi semiconduttori. Wiley.
