Droga do opracowania sprawniejszych ogniw słonecznych Produkcja krzemowych ogniw słonecznych stanowi ważny krok ku ograniczeniu emisji dwutlenku węgla pochodzącego ze spalania paliw kopalnych i zapewnieniu niezależności energetycznej Europy. Dla realizacji tej idei w ramach projektu TOPSICLE opracowano niedrogi przemysłowy proces wytwarzania bardzo sprawnych modułów i ogniw z krzemu polikrystalicznego (mc-Si). Energia © Shutterstock Członkowie zespołu badawczego TOPSICLE sporządzili plan działań, którego celem jest ułatwienie produkcji na skalę przemysłową modułów fotowoltaicznych (PV) o sprawności wynoszącej 20%. W planie tym nakreślono dwie różne koncepcje ogniw: ogniwa nanoszone metodą sitodrukową i ogniwa o zagłębionym styku. Uczestnicy projektu z Uniwersytetu w Konstancji w Niemczech przeprowadzili szczegółową analizę strat i porównali ogniwa mc-Si o sprawności 17,6% i 18,1%. Oceniono potencjalną sprawność ogniw z zastosowaniem modelowania PC1D, z zamiarem uzyskania w przyszłości wielkopowierzchniowych ogniw słonecznych mc-Si o skuteczności 20%. Analiza strat w ogniwie słonecznym o sprawności 18,1% wykazała, że znaczną poprawę można osiągnąć, zastępując całopowierzchniowe aluminiowe pola na spodniej powierzchni układem lokalnych tylnych styków. Ta zmiana zapewniła niską prędkość rekombinacji na powierzchni spodniej oraz wysoką refleksyjność optyczną na powierzchni tylnej. Pod powłoką przeciwodblaskową z azotku krzemu umieszczono dodatkową cienką termiczną warstwę tlenku krzemu, aby zmniejszyć prędkość rekombinacji na powierzchni przedniej. Kluczowym parametrem do ustalenia wydajności ogniwa słonecznego jest współczynnik wypełnienia. Dodatkowa warstwa tlenku krzemu daje współczynnik wypełnienia 77% w przypadku ogniwa o sprawności 18,1%. Wcześniej uzyskano współczynnik wypełnienia 78% przy użyciu podobnego procesu galwanicznego, a za realny w niedalekiej przyszłości można uznać współczynnik 79%. Dalszą poprawę sprawności można uzyskać przez zastosowanie struktury ogniw niepowodujących strat na skutek zacienienia. Ta technika bazuje na koncepcji ukośnie zagłębionych styków. Pomyślne zastosowanie wszystkich ulepszeń opisanych w planie działań pozwoliłoby osiągnąć gęstość prądu wynoszącą 39,6mA/cm2 oraz napięcie jałowe wynoszące 642,9mV. Umożliwiłoby to wytworzenie ogniw słonecznych mc-Si o sprawności 20,1%.
