Analisis Mendalam Sel Surya Fotovoltaik: Panduan Lengkap Bagian 1
Analisis Rinci Sel Surya Fotovoltaik
Bagian 1: Jalur Teknologi Sel Fotovoltaik
Dalam industri energi surya, peningkatan efisiensi sekaligus pengurangan biaya tetap menjadi kekuatan pendorong utama dan topik diskusi yang terus-menerus. Dalam rantai nilai surya yang luas, sel surya berdiri sebagai inti kemajuan teknologi, yang menentukan batas efisiensi produk fotovoltaik (PV). Secara historis, jalur PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) monokristalin berfungsi sebagai titik balik yang signifikan, yang memberikan kontribusi besar untuk mencapai paritas jaringan untuk pembangkitan tenaga surya. Namun, karena kinerja produksi massalnya mendekati batasnya (dengan efisiensi konversi mencapai sekitar 23.3-23.5% dan biaya non-silikon sekitar 0.15 yuan/W), industri ini sangat membutuhkan pengembangan jalur sel surya baru dengan potensi peningkatan yang lebih besar.
Sejak tahun 2022, teknologi sel tipe-N seperti TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), HJT (Heterojunction with Intrinsic Thin Film), dan XBC (eXtended Back Contact) telah memulai gelombang baru siklus ekspansi, yang membentuk kembali lanskap industri. Bab ini dimulai dengan prinsip kerja sel fotovoltaik, menelusuri kembali evolusi teknologi dan perbedaan dalam teknologi sel, sehingga memperjelas jalur dan strategi untuk meningkatkan efisiensi sel fotovoltaik. Hal ini menjadi dasar untuk analisis biaya produksi dan tren masa depan selanjutnya.
(1) Tinjauan Umum Teknologi Sel Fotovoltaik
Prinsip kerja sel fotovoltaik didasarkan pada efek fotovoltaik, yang pertama kali ditemukan oleh ilmuwan Prancis Edmont Becquerel pada tahun 1839. Di bawah pencahayaan, foton dengan energi lebih besar daripada celah pita semikonduktor diserap oleh semikonduktor, menarik elektron dari pita valensi ke pita konduksi, sehingga menciptakan pasangan elektron-lubang. Dalam struktur yang terdiri dari semikonduktor tipe-P dan tipe-N, medan listrik internal mengarahkan pergerakan elektron dan lubang, menghasilkan arus listrik.
Lebar celah pita bahan semikonduktor berdampak signifikan pada arus hubung singkat dan tegangan hubung singkat sel surya (arus hubung singkat meningkat seiring dengan penurunan lebar celah pita, sedangkan tegangan hubung singkat menurun). Akibatnya, secara teori bahan semikonduktor yang sesuai untuk sel fotovoltaik harus memiliki lebar celah pita antara 1.1-1.6 eV. Kerangka kerja ini telah memunculkan tiga generasi rute teknologi sel surya: sel surya silikon kristal, sel surya lapisan tipis anorganik, dan sel surya baru yang diwakili oleh bahan perovskit. Saat ini, pasar fotovoltaik global didominasi oleh sel silikon kristal yang lebih matang, yang menurut statistik CPIA, menguasai sekitar 96.2% pangsa pasar pada tahun 2021.
Silikon kristal memiliki lebar celah pita 1.12 eV, yang memungkinkannya menyerap sekitar 49% energi foton pada suhu ruangan sambil secara efektif mengeluarkan sekitar 60% energi listrik karena perbedaan potensial celah pita dan tegangan rangkaian terbuka. Oleh karena itu, batas efisiensi sel surya sambungan tunggal berbasis silikon pada suhu ruangan adalah sekitar 29.4%.
Secara teoritis, lebar celah pita optimal untuk semikonduktor adalah sekitar 1.4 eV, yang dapat memungkinkan batas efisiensi teoritis sebesar 33.7%. Material perovskite berada dalam rentang celah pita optimal ini, sementara kadmium telurida dan material lapisan tipis lainnya juga mendekati lebar celah pita ideal. Hasilnya, teknologi sel generasi kedua dan ketiga memiliki batas efisiensi teoritis yang lebih tinggi dibandingkan dengan sel silikon kristal generasi pertama. Selain itu, menumpuk material semikonduktor yang berbeda untuk membuat sel surya multi-sambungan dapat lebih memperluas penyerapan energi foton, yang berpotensi meningkatkan batas efisiensi hingga lebih dari 40%. Ini merupakan arah pengembangan masa depan yang penting untuk teknologi sel fotovoltaik.
Laporan ini terutama berfokus pada teknologi sel silikon kristal arus utama saat ini.
Meskipun batas efisiensi teoritis sel silikon kristal hanya 29.4%, kehilangan energi di dunia nyata berarti bahwa efisiensi eksperimental tertinggi yang dicapai saat ini adalah sekitar 26.8%, dengan efisiensi produksi massal sekitar 26%. Ini menunjukkan bahwa masih ada ruang untuk perbaikan.
Secara khusus, kehilangan energi dapat diklasifikasikan menjadi kehilangan optik dan kehilangan listrik. Kehilangan optik terjadi ketika energi foton tidak diserap oleh substrat silikon, yang diakibatkan oleh faktor-faktor seperti refleksi permukaan, proyeksi gelombang panjang, atau bayangan garis kisi elektroda. Kehilangan listrik dapat dibagi lagi menjadi kehilangan rekombinasi dan kehilangan ohmik (kehilangan resistif). Yang pertama mengacu pada pengurangan arus karena rekombinasi elektron dan lubang sebelum menghasilkan arus, sedangkan yang kedua mengacu pada kehilangan yang terjadi selama transmisi arus karena resistansi. Inti dari pengembangan teknologi sel fotovoltaik terletak pada pengoptimalan struktur dan bahan sel untuk meminimalkan kehilangan optik dan listrik.
Dari sel medan permukaan belakang aluminium (Al-BSF) yang paling awal sukses secara komersial hingga sel PERC yang memfasilitasi paritas jaringan untuk energi surya, strategi peningkatan efisiensi terutama difokuskan pada pengoptimalan struktur pasivasi dan metode kontak elektroda untuk mengurangi rekombinasi dan kerugian ohmik. Dengan munculnya era sel tipe-N, sel TOPCon dan HJT mengadopsi teknologi "kontak pasif" untuk lebih mengurangi kerugian rekombinasi listrik. Sementara itu, sel BC (Kontak Belakang) mengambil pendekatan yang berbeda dengan merelokasi elektroda permukaan depan ke belakang, sehingga mengurangi bayangan garis kisi dan akibatnya meminimalkan kerugian optik. Sebagai teknologi serbaguna, sel ini juga dapat secara sinergis menggabungkan keunggulan sel TOPCon dan HJT, sehingga menghasilkan jalur sel XBC yang lebih efisien. Ke depannya, terobosan dalam penelitian material baru seperti perovskit menjanjikan untuk memajukan generasi baru sel surya dan memungkinkan sel silikon kristal untuk bergabung dengan material baru, mengeksplorasi terobosan menuju batas efisiensi yang lebih tinggi dalam sel multi-sambungan.
(2) Struktur Sel Fotovoltaik dan Strategi Peningkatan Efisiensi
Dari BSF ke PERC Monokristalin
Struktur utama sel silikon kristal meliputi sambungan PN, lapisan pasif, dan elektroda metalisasi. Sambungan PN berfungsi sebagai inti sel fotovoltaik, yang dibentuk oleh daerah tipe-P bermuatan negatif dan daerah tipe-N bermuatan positif. Medan listrik internal yang mereka ciptakan mengarahkan pergerakan elektron dan lubang, menghasilkan arus. Lapisan pasif mengurangi kerugian rekombinasi permukaan, sementara garis kisi elektroda logam mengumpulkan arus dan mengalirkannya secara eksternal.
Mengambil sel PERC sebagai contoh, doping fosfor pada substrat silikon tipe-P membentuk daerah pemancar tipe-N, yang bersama dengan wafer silikon, membentuk sambungan PN. Lapisan aluminium oksida dan film silikon nitrida diendapkan pada permukaan belakang sel untuk memberikan pasivasi dan mengurangi pantulan. Elektroda perak positif permukaan depan dan permukaan belakang aluminium, bersama dengan elektroda perak belakang, membentuk struktur metalisasi sel. Selain itu, struktur penangkap cahaya "piramida terbalik" pada permukaan depan, bersama dengan film silikon nitrida, bertujuan untuk meminimalkan pantulan permukaan.
Sebelum munculnya sel PERC, sel bidang permukaan belakang aluminium (Al-BSF) merupakan struktur sel silikon kristal pertama yang berhasil dikomersialkan. Sel ini pertama kali diusulkan pada tahun 1973 dan melampaui 90% pangsa pasar pada tahun 2016. Meskipun sel BSF memiliki keunggulan berupa proses yang sederhana, biaya rendah, dan teknologi yang matang, kontak area penuh antara permukaan belakang aluminium dan substrat silikon menyebabkan kerugian rekombinasi permukaan yang signifikan, sehingga efisiensi sel tidak dapat melampaui ambang batas 20%.
PERC, yang diusulkan pada tahun 1989 oleh tim peneliti yang dipimpin oleh Martin Green di University of New South Wales di Australia, awalnya menggunakan silikon oksida sebagai membran pasivasi dan lapisan anti-reflektif, yang membuat teknologinya rumit dan mahal. Baru sekitar tahun 2010, ketika aluminium oksida (Al2O3) diadopsi sebagai lapisan antarmuka pasivasi, sel PERC memulai perjalanannya menuju industrialisasi. Dibandingkan dengan sel BSF, peningkatan PERC terutama berfokus pada dua aspek: penambahan lapisan belakang aluminium oksida untuk pasivasi dan peralihan dari kontak permukaan ke kontak saluran dengan permukaan belakang aluminium.
Mekanisme pasivasi melibatkan pasivasi efek medan dan pasivasi kimia. Yang pertama menghasilkan medan listrik di antarmuka yang menolak pembawa bermuatan serupa, sehingga mengurangi rekombinasi, sementara yang terakhir menjenuhkan ikatan yang menggantung pada cacat kristal dalam silikon dengan hidrogen bebas, meningkatkan pasivasi kimia.
Aluminium oksida berfungsi sebagai material pasivasi yang optimal untuk permukaan silikon tipe-P. Aluminium oksida membawa muatan negatif, yang memungkinkan efek pasivasi medan yang efisien pada antarmuka antara aluminium oksida dan permukaan kristal silikon. Lebih jauh lagi, proses pengendapan aluminium oksida menyediakan atom hidrogen yang cukup untuk menjenuhkan ikatan yang menggantung pada permukaan silikon, sehingga secara efektif meningkatkan pasivasi kimia. Setelah menerapkan lapisan aluminium oksida sebagai lapisan pasivasi, efisiensi sel PERC melampaui sel BSF lebih dari 1%.
Dalam hal metodologi kontak, kontak antara elektroda logam dan substrat silikon menyebabkan rekombinasi pembawa minoritas yang substansial pada antarmuka kontak, yang berdampak buruk pada efisiensi konversi. Sel PERC beralih dari kontak area penuh dengan permukaan belakang aluminium ke kontak garis, sehingga meminimalkan area kontak dan mengurangi kerugian rekombinasi.
Selain itu, sel PERC mengadopsi teknologi emitor selektif (SE) pada permukaan depan untuk mengurangi resistansi dan kerugian rekombinasi. Teknik ini melibatkan pembuatan daerah doping fosfor konsentrasi tinggi pada titik kontak antara elektroda logam dan daerah tipe-N dari sambungan PN, yang membentuk gradien konsentrasi pengotor untuk meningkatkan pengumpulan pembawa dan mengurangi resistansi. Namun, doping konsentrasi tinggi juga dapat meningkatkan kerugian rekombinasi permukaan; oleh karena itu, doping konsentrasi tinggi selektif diterapkan secara lokal untuk menyeimbangkan kerugian resistansi dan kerugian rekombinasi secara efektif. Industri secara bertahap menggabungkan teknologi SE sekitar tahun 2017, yang mendorong efisiensi konversi sel PERC menjadi sekitar 23.5%.
Seiring makin matangnya teknologi sel PERC dan majunya proses produksi, pangsa pasar sel PERC telah meningkat pada tingkat tahunan sekitar 20% sejak 2017, menyalip sel BSF pada tahun 2019 dan mencapai pangsa pasar sekitar 91% pada tahun 2021.
Selama periode yang sama, sel fotovoltaik juga mengalami persaingan antara bahan wafer silikon monokristalin dan polikristalin. Wafer silikon monokristalin menunjukkan susunan kisi yang lebih unggul dengan lebih sedikit cacat internal dan kotoran, yang menghasilkan kinerja listrik dan efisiensi konversi yang lebih baik dibandingkan dengan wafer polikristalin. Setelah industri menyelesaikan masalah seperti ketidaksesuaian termal sel (CTM) dan degradasi yang disebabkan cahaya (LID) untuk komponen monokristalin mulai paruh kedua tahun 2015, penetrasi pasar sel monokristalin mulai meningkat secara stabil. Pada tahun 2019, pangsa pasar modul monokristalin melampaui 50%, mencapai 60% pada tahun 2020 dan selanjutnya meningkat menjadi 86.9%, yang secara efektif menjadi arus utama pasar, sementara komponen polikristalin mulai keluar dari pasar sepenuhnya pada tahun 2021.
Dari Wafer Silikon Tipe P ke Wafer Silikon Tipe N
Pengotoran doping dalam wafer silikon dapat menghasilkan wafer tipe-P atau tipe-N, dengan perbedaan utama adalah jenis dopan yang digunakan. Wafer tipe-P terutama didoping dengan boron atau galium, dengan elektron sebagai pembawa minoritas; wafer tipe-N didoping dengan fosfor, dengan lubang sebagai pembawa minoritas. Wafer tipe-N menunjukkan banyak keunggulan dibandingkan wafer tipe-P, termasuk masa pakai pembawa minoritas yang lebih lama, toleransi pengotoran yang lebih tinggi, tidak adanya degradasi yang disebabkan oleh cahaya, dan koefisien suhu yang lebih rendah.
Perbedaan kinerja antara wafer tipe-P dan tipe-N terutama berasal dari muatan positif yang lebih kuat dari pengotor logam seperti Fe, Cu, dan Ni, yang memiliki kecenderungan lebih besar untuk menangkap elektron. Dengan demikian, wafer tipe-N, dengan lubang sebagai pembawa minoritas, cenderung menunjukkan masa pakai pembawa minoritas yang jauh lebih lama dibandingkan dengan wafer tipe-P dalam kondisi pengotor logam yang sama (penelitian menunjukkan bahwa wafer tipe-N dengan resistivitas yang sama dapat mencapai masa pakai pembawa minoritas 1-2 kali lipat lebih lama daripada wafer tipe-P). Masa pakai pembawa minoritas yang lebih tinggi berkorelasi dengan peningkatan efisiensi konversi fotovoltaik, yang membuat wafer tipe-N lebih efisien.
Selain itu, boron dalam wafer tipe-P dapat membentuk kompleks boron-oksigen di bawah paparan cahaya atau injeksi arus, yang menangkap pembawa dan mengurangi masa pakai pembawa minoritas, yang menyebabkan degradasi yang disebabkan oleh cahaya (LID). Pendekatan industri saat ini untuk mengurangi degradasi yang disebabkan oleh cahaya dalam wafer tipe-P melibatkan penurunan kandungan boron atau oksigen, biasanya melalui wadah peleburan dengan kemurnian tinggi untuk pertumbuhan monokristalin atau co-doping dengan galium untuk mengurangi kadar boron. Namun, yang pertama dapat meningkatkan biaya, sedangkan yang kedua dapat menurunkan efisiensi sel. Sebaliknya, wafer tipe-N, dengan kandungan boron minimal, secara alami mengurangi terjadinya degradasi yang disebabkan oleh cahaya.
Sebelumnya, wafer tipe-N menghadapi keterbatasan karena teknologi pemrosesan yang belum matang dan biaya yang tinggi. Namun, dengan terus berkembangnya teknologi sel berbasis wafer tipe-N seperti TOPCon dan HJT serta kemajuan berkelanjutan dalam teknik pemrosesan wafer, wafer tipe-N diharapkan dapat meraih pangsa pasar dan secara bertahap menggantikan wafer tipe-P.
Teknologi Sel Tipe N: TOPCon dan HJT
(1) Sel TOPCon
TOPCon, kependekan dari Tunnel Oxide Passivated Contact, pertama kali diusulkan oleh Fraunhofer Institute pada konferensi PVSEC Eropa ke-28 tahun 2013. Mereka mencapai rekor efisiensi laboratorium sebesar 25.8% pada sel 4cm² pada tahun 2017. Menurut model teoritis yang ditetapkan oleh Jan Schmidt dan lainnya pada tahun 2018, batas efisiensi teoritis sel TOPCon diperkirakan sebesar 28.7%.
Fitur khas sel TOPCon adalah penggunaan lapisan oksida tunneling yang dikombinasikan dengan silikon polikristalin terdoping untuk teknologi kontak pasif. Ini berarti bahwa lapisan dielektrik tipis mengisolasi elektroda logam dari semikonduktor, yang memungkinkan tunneling pembawa muatan sambil memasivasi permukaan silikon, yang secara efektif mengurangi kerugian rekombinasi yang terjadi akibat kontak logam langsung. Dalam struktur sel TOPCon, lapisan oksida silikon (SiO2) memainkan peran ganda dalam pasivasi dan tunneling. Lapisan silikon polikristalin terdoping tidak hanya membentuk struktur sambungan tinggi-rendah dengan substrat silikon tipe-N, yang meminimalkan kerugian rekombinasi pada antarmuka silikon tetapi juga memberikan sifat konduksi pembawa muatan yang sangat baik.
Selain fitur-fitur ini, TOPCon berbeda dari sel PERC dalam beberapa hal: (1) Sel TOPCon menggunakan substrat silikon tipe-N, yang mengarah ke struktur doping yang berbeda untuk sambungan PN dibandingkan dengan sel PERC, yang menggunakan doping fosfor; (2) karena konsentrasi doping boron yang rendah, daerah emitor permukaan depan mengalami resistansi yang lebih tinggi, sehingga memerlukan penggunaan pasta perak-aluminium untuk membuat kisi-kisi logam halus yang memungkinkan atom-atom aluminium memasuki daerah emitor selama sintering untuk membentuk daerah P+, sehingga mengurangi resistansi; (3) karena sisi belakang menggunakan struktur kontak pasif, elektroda logam tidak perlu lagi menyentuh substrat silikon, yang memungkinkan penghapusan fabrikasi permukaan belakang aluminium dan alur laser; (4) Sel TOPCon mempertahankan struktur pasif dan anti-reflektif (aluminium oksida dan silikon nitrida) dari sel PERC, tetapi telah direlokasi ke permukaan depan.
Hingga saat ini, sel TOPCon yang diproduksi secara massal hanya mengadopsi struktur kontak pasif pada permukaan belakang, sementara permukaan depan terus memanfaatkan struktur pasif aluminium oksida dan silikon nitrida dari sel PERC, yang menyebabkan beberapa kerugian efisiensi. Untuk mencapai batas efisiensi teoritis sebesar 28.7%, sel TOPCon harus melengkapi struktur kontak pasif bifacial; namun, batas teoritis untuk sel dengan hanya kontak sisi belakang adalah sekitar 27.1%. Rekor efisiensi laboratorium tertinggi di antara produsen dalam negeri untuk sel TOPCon telah dicapai oleh Zhonglai Technology, yang mencapai efisiensi konversi sebesar 26.7% pada sel tipe-N berukuran M10 pada bulan April 2023, melampaui rekor sebelumnya sebesar 26.4% yang ditetapkan oleh JinkoSolar pada 182 sel tipe-N pada bulan Desember 2022. Perusahaan domestik terkemuka lainnya yang telah terlibat dalam penelitian TOPCon termasuk Trina Solar, Canadian Solar, dan LONGi Green Energy.
(2) Sel HJT
HJT, atau Heterojunction with Intrinsic Thin Film, awalnya diusulkan oleh Sanyo Electric Jepang pada akhir 1980-an dan dipatenkan dengan merek dagang HIT pada tahun 1991. Setelah berakhirnya paten pada tahun 2011, produsen dalam dan luar negeri mulai meningkatkan penelitian laboratorium dan produksi sel heterojunction. Pada tahun 2021, Wei Long dan rekan-rekannya dari LONGi menghitung batas efisiensi teoritis untuk sel HJT sebesar 28.5%, yang memberi mereka keunggulan kompetitif dibandingkan sel TOPCon satu sisi.
Sel PERC dan TOPCon membuat sambungan PN secara langsung pada substrat silikon melalui doping, sehingga menghasilkan struktur homojunction. Sebaliknya, sel HJT terdiri dari sambungan PN yang dibentuk oleh substrat silikon tipe-N (c-Si) dan lapisan tipis silikon amorf yang didoping (a-Si), sehingga disebut sebagai sel heterojunction.
Secara struktural, sel HJT menggunakan substrat silikon tipe-N dan pertama-tama menyimpan lapisan tipis silikon amorf terhidrogenasi intrinsik (a-Si:H) pada permukaan depan dan belakang untuk pasivasi. Selanjutnya, lapisan silikon amorf terhidrogenasi terdoping tipe-P disimpan pada permukaan depan, yang bersama-sama dengan substrat silikon, membentuk sambungan PN. Di bagian belakang, lapisan silikon amorf terhidrogenasi terdoping tipe-N disimpan untuk membentuk struktur sambungan tinggi-rendah (N+/N). Mengingat resistansi kontak silikon amorf terhidrogenasi yang tinggi, diperlukan lapisan oksida konduktif transparan (TCO) untuk memfasilitasi pergerakan pembawa dan mengurangi refleksi (ARC). Terakhir, karena persyaratan suhu yang ketat (tidak melebihi 200°C) untuk silikon amorf terhidrogenasi, fabrikasi sel HJT dilakukan menggunakan proses suhu rendah, dengan pasta elektroda logam disesuaikan dengan pasta perak suhu rendah, bukan pasta perak suhu tinggi yang digunakan untuk sel PERC dan TOPCon.
Rekor efisiensi laboratorium tertinggi saat ini untuk sel HJT dicapai oleh LONGi Green Energy pada bulan November 2022, dengan sel HJT berteknologi mikrokristalin mereka yang mencapai efisiensi konversi sebesar 26.81%, melampaui rekor sebelumnya sebesar 26.41% yang ditetapkan oleh Miawei Technology dan Sundrive pada bulan September 2022. Selain itu, perusahaan domestik terkemuka seperti Tongwei, Canadian Solar, JinkoSolar, dan Trina Solar telah mengembangkan kemampuan teknologi HJT, sementara perusahaan seperti Risen Energy, Huasheng New Energy, Aikon Technologies, dan Hanergy telah banyak berinvestasi dalam jalur sel HJT.
Teknologi Platform: Sel XBC
IBC, atau sel Interdigitated Back Contact, pertama kali diusulkan oleh Schwartz dan Lammert pada tahun 1975. Fitur utamanya adalah susunan elektroda logam dalam pola seperti jari yang hanya terdapat di bagian belakang sel, bersama dengan sambungan PN tipe-P dan daerah N+ tinggi-rendah yang juga tersusun dalam pola seperti jari di bagian belakang. Desain ini bertujuan untuk menghilangkan efek bayangan yang disebabkan oleh garis kisi elektroda logam depan, sehingga memaksimalkan pemanfaatan cahaya yang datang dan meminimalkan kerugian optik. Secara bersamaan, karena tidak ada bayangan yang perlu dipertimbangkan, garis kisi logam dapat dibuat lebih lebar, sehingga mengurangi resistansi, sementara konsentrasi doping di sambungan PN dapat diminimalkan untuk mengurangi kerugian rekombinasi. Untuk memastikan bahwa pembawa fotogenerasi tidak direkombinasi secara substansial sebelum mencapai sambungan PN belakang, sel IBC biasanya memerlukan masa pakai pembawa minoritas yang lebih tinggi, yang dicapai dengan menggunakan silikon tipe-P dengan masa pakai yang lebih tinggi atau secara langsung menggunakan silikon tipe-N untuk memastikan tingkat pengumpulan pembawa yang lebih tinggi.
Sel IBC klasik menggunakan wafer silikon tipe-N sebagai substrat, mendoping permukaan depan dengan fosfor untuk membentuk medan permukaan depan (FSF) N+/N guna mengurangi kehilangan rekombinasi permukaan. Permukaan belakang didoping dengan fosfor dan boron untuk membentuk daerah pemancar P+ dan medan permukaan belakang (BSF) N+ yang saling bertautan. Pemancar P+ dan substrat silikon bersama-sama membentuk sambungan PN, sedangkan permukaan belakang N+ membentuk sambungan tinggi-rendah dengan substrat. Lapisan pasivasi dari silikon oksida dan silikon nitrida yang ditumpuk digunakan pada permukaan depan dan belakang. Lebar pemancar P+ dan permukaan belakang N+, beserta jarak di antara keduanya, memengaruhi kinerja sel secara signifikan. Secara umum, lebar permukaan belakang N+ dan jarak harus diminimalkan, yang akan meningkatkan kesulitan proses fabrikasi.
Berkat strategi peningkatan efisiensi unik yang diadopsi oleh sel IBC, sel ini tidak hanya memanfaatkan kekuatannya tetapi juga menawarkan kompatibilitas dengan teknologi sel lain, yang disebut sebagai sel BC (Back Contact) atau sel XBC. Secara teoritis, struktur BC dapat meningkatkan efisiensi konversi sel sebesar 0.6-0.7%, memposisikannya sebagai teknologi platform yang sangat menjanjikan yang kemungkinan besar akan menjadi rute teknologi arus utama berikutnya. Secara khusus:
(1) Kombinasi dengan Rute TOPCon untuk Membentuk Sel TBC : Menggunakan wafer silikon tipe-N sebagai substrat, permukaan depan mengalami doping fosfor untuk menciptakan medan permukaan depan N+, dengan lapisan aluminium oksida dan silikon nitrida yang diendapkan untuk pasivasi dan anti-refleksi. Lapisan oksida terowongan diterapkan pada bagian belakang, bersamaan dengan lapisan silikon polikristalin tipe-P dan tipe-N yang didoping dan saling bertautan, diakhiri dengan lapisan pasivasi silikon nitrida, dengan bukaan yang dibuat untuk menciptakan elektroda positif dan negatif.
(2) Kombinasi dengan Rute HJT untuk Membentuk Sel HBC : Dengan menggunakan wafer silikon tipe-N, permukaan depan diendapkan dengan lapisan tipis silikon amorf terhidrogenasi untuk pasivasi, menggantikan lapisan konduktif transparan dengan lapisan anti-reflektif silikon nitrida. Di bagian belakang, lapisan tipis silikon amorf terhidrogenasi diendapkan sebagai lapisan pasivasi, bersamaan dengan lapisan tipis doping tipe-P dan tipe-N yang saling bertautan, diakhiri dengan lapisan konduktif transparan dan bukaan yang dibuat untuk elektroda positif dan negatif.
Perusahaan Amerika Sunpower memimpin dan memelopori sel IBC, dengan sel IBC generasi ketiga yang diluncurkan pada tahun 2015 mencapai efisiensi produksi sebesar 25%. Spin-off Sunpower, Maxeon, diharapkan untuk merilis produk generasi ketujuh yang menggabungkan struktur kontak pasif dari sel TOPCon, dengan efisiensi produksi yang diantisipasi melebihi 26%. Ini menandai keunggulan 2-3% dibandingkan sel PERC arus utama kontemporer dan sekitar 1% lebih tinggi daripada teknologi sel tipe-N seperti TOPCon dan HJT. Rekor efisiensi laboratorium tertinggi untuk sel BC berada pada 26.7%, dicapai oleh Kaneka Jepang pada tahun 2017 menggunakan rute HBC. Di pasar domestik, LONGi Green Energy dan Aiko Technology juga telah mencapai produksi massal, dengan produk HPBC LONGi mencapai efisiensi produksi sebesar 25.3%, sementara produk ABC Aiko membanggakan efisiensi produksi sebesar 26.5% (detail rute spesifik belum diungkapkan).
Selain keunggulan efisiensi, sel BC juga menarik secara estetika karena tidak adanya bayangan garis kisi di bagian depan, dan jika rangka sel juga dimodifikasi menjadi bahan hitam, produk modul yang sepenuhnya hitam dapat diproduksi. Namun, struktur garis kisi di bagian belakang sedikit mengorbankan bifasialitas sel BC, sehingga membatasi kemampuannya untuk menangkap cahaya yang dipantulkan dari tanah dan meningkatkan pembangkitan energi.
Kesimpulan
Seiring dengan berkembangnya industri fotovoltaik, jelas bahwa pengembangan teknologi sel surya canggih sangat penting untuk mencapai efisiensi yang lebih tinggi dan biaya yang lebih rendah. Dengan jalur inovatif seperti sel TOPCon, HJT, dan XBC yang semakin diminati, masa depan energi surya tampak menjanjikan. Dengan berfokus pada pengoptimalan struktur, material, dan proses, kita dapat membuka potensi untuk kemajuan yang lebih besar dalam pembangkitan tenaga surya.
Sebagai perusahaan dengan pengalaman 15 tahun di industri tenaga surya, Ooitech berdedikasi untuk menyediakan peralatan manufaktur canggih untuk panel dan modul surya, termasuk G1, M6, M10, M12, dan berbagai teknologi canggih lainnya. Kami menawarkan pelatihan dan dukungan komprehensif untuk pengaturan lini produksi, memastikan klien kami mencapai tingkat efisiensi dan output tertinggi. Untuk informasi lebih lanjut, berlangganan saluran YouTube kami untuk mendapatkan pembaruan tentang inovasi pabrik tenaga surya dan tonton video lini produksi panel surya MBB Full Automatic kami . Unduh katalog kami dan pelajari lebih lanjut tentang perusahaan kami di profil perusahaan kami . Jika Anda memiliki pertanyaan, jangan ragu untuk menghubungi kami melalui email di [email protected] atau hubungi kami melalui WhatsApp di +8615961592660.