Pengetahuan

Pengantar Bahan Sel Surya

Pengantar Bahan Sel Surya

1. Sejarah perkembangan sel surya:

Sejak tahun 1839, ketika Becqueral pertama kali mengamati efek fotovoltaik pada sel kimia, penelitian orang-orang tentang bahan baku untuk sel surya tidak pernah berhenti. Dalam proses pengembangan sel surya, telah ada berbagai baterai dengan struktur yang berbeda, seperti baterai Schottky, baterai M1S, baterai MINP; sel heterojunction (seperti ITO (n)/Si (p), a-Si/c-Si, Ge/Si), dll., di mana sel pn junction homogen akhirnya mendominasi. Sel surya dibedakan berdasarkan bahan-bahannya termasuk: sel silikon kristal, sel TOPCon, sel amorf, baterai tembaga baja selenium, baterai pound pickaxe, baterai arsenida, dll. Karena silikon adalah unsur paling melimpah kedua di bumi, teknologi yang paling matang, dan sifat silikon kristal yang stabil dan tidak beracun, silikon telah menjadi bahan utama untuk penelitian dan aplikasi sel surya.

2. Pengembangan sel surya silikon kristal:

Perkembangan sel silikon kristalin dibagi menjadi tiga tahap. Tahap pertama: Pada tahun 1954, Bell Labs mengembangkan sel silikon kristal dengan efisiensi 6%, dan era modern sel silikon dimulai. Dalam 10 tahun berikutnya, penerapan sel silikon kristalin terus berkembang, dan prosesnya terus meningkat. Periode kedua dimulai pada awal tahun 70an, di mana efisiensi konversi sel surya meningkat pesat, dan pada saat yang sama, penerapan sel surya silikon kristalin di lapangan diperluas, dan biayanya terus menurun. Pada awal tahun 90an, sel silikon kristal memasuki tahap perkembangan pesat, terutama untuk memperkenalkan teknologi pasivasi permukaan, mengurangi efek rekombinasi kontak, pasca perawatan untuk meningkatkan masa pakai pembawa dan meningkatkan efek perangkap cahaya dalam proses pembuatan baterai. Efisiensi baterai telah meningkat pesat, biaya produksi semakin berkurang, dan aplikasi telah diperluas.

3. Keuntungan sel surya silikon monokristalin

Sejak pertengahan tahun 70an, silikon kristalin telah mendominasi bahan baku sel surya. Sel surya terutama dibagi menjadi: sel silikon monokristalin, sel silikon polikristalin, dan sel silikon kristal film tipis. Munculnya sel silikon polikristalin telah mengurangi biaya produksi sel surya, dan peralatan pembuatan serta proses pembuatannya sederhana dan memiliki kebutuhan bahan yang rendah. Namun, karena berbagai cacat material dan proses, efisiensi konversinya rendah. Sel silikon monokristalin menggunakan silikon dengan kemurnian tinggi sebagai bahan mentah, ditanam dengan metode peleburan dan pemurnian zona (metode FZ) atau metode pengangkatan (metode CZ), dan efisiensi konversi rata-ratanya dapat mencapai 24% batu kiri, yaitu lebih dari 5% lebih tinggi dari sel surya silikon polikristalin.

4. Tren perkembangan panel surya

Dengan berkembangnya industri, biaya sel silikon monokristalin semakin rendah. Kinerjanya stabil, efisiensi konversinya juga membuat terobosan, dan telah menjadi bahan baku terpenting panel surya. Dari perspektif fisika benda padat, bahan silikon bukanlah bahan fotovoltaik yang paling ideal. Terutama karena silikon merupakan semikonduktor celah pita, koefisien penyerapan cahayanya rendah, sehingga studi tentang bahan fotovoltaik lainnya juga menjadi tren. Diantaranya, kadmium telurida (CdTe), tembaga indium selenium (CulnSe2), dan perovskit dianggap sebagai tiga bahan fotovoltaik yang sangat menjanjikan, dan beberapa kemajuan telah dicapai, namun jalan masih panjang untuk mencapai produksi skala besar dan bersaing dengan sel silikon monokristalin.