การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ของแผงโซลาร์เซลล์มาถึงแล้วใครจะเป็นเทคโนโลยีกระแสหลักรายต่อไป?

ปี 2022 เป็นปีที่เต็มไปด้วยความท้าทายสำหรับทั้งโลกการแพร่ระบาดของ New Champions ยังไม่ยุติอย่างสมบูรณ์ และวิกฤตในรัสเซียและยูเครนก็ตามมาในสถานการณ์ระหว่างประเทศที่ซับซ้อนและผันผวนเช่นนี้ ความต้องการความมั่นคงด้านพลังงานของทุกประเทศในโลกมีมากขึ้นทุกวัน

เพื่อรับมือกับช่องว่างด้านพลังงานที่เพิ่มขึ้นในอนาคต อุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ได้ดึงดูดการเติบโตอย่างรวดเร็วในขณะเดียวกัน องค์กรต่างๆ ก็กำลังส่งเสริมเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์รุ่นใหม่อย่างแข็งขันเพื่อยึดตลาดที่ราบสูง

ก่อนที่จะวิเคราะห์เส้นทางการวนซ้ำของเทคโนโลยีเซลล์ เราจำเป็นต้องเข้าใจหลักการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์

การผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ผลจากเซลล์แสงอาทิตย์ของอินเทอร์เฟซเซมิคอนดักเตอร์เพื่อแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงหลักการสำคัญของมันคือโฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟกต์ของสารกึ่งตัวนำ: ปรากฏการณ์ของความต่างศักย์ระหว่างสารกึ่งตัวนำต่างกันหรือส่วนต่าง ๆ ของสารกึ่งตัวนำกับพันธะโลหะที่เกิดจากแสง

เมื่อโฟตอนส่องแสงบนโลหะ พลังงานสามารถถูกดูดซับโดยอิเล็กตรอนในโลหะ และอิเล็กตรอนสามารถหลุดออกจากพื้นผิวโลหะและกลายเป็นโฟโตอิเล็กตรอนได้อะตอมของซิลิคอนมีอิเล็กตรอนวงนอกสี่ตัวถ้าอะตอมของฟอสฟอรัสที่มีอิเล็กตรอนวงนอกห้าตัวถูกเจือลงในวัสดุซิลิกอน จะสามารถเกิดเวเฟอร์ซิลิคอนชนิด N ได้หากอะตอมของโบรอนที่มีอิเล็กตรอนวงนอกสามตัวถูกเจือลงในวัสดุซิลิกอน จะเกิดชิปซิลิกอนชนิด P ได้"

ชิปแบตเตอรี่ชนิด P และชิปแบตเตอรี่ชนิด N ถูกเตรียมตามลำดับโดยชิปซิลิกอนชนิด P และชิปซิลิกอนชนิด N ด้วยเทคโนโลยีที่แตกต่างกัน

ก่อนปี 2558 ชิปแบตเตอรี่อะลูมิเนียมแบ็คฟิลด์ (BSF) ครอบครองตลาดเกือบทั้งหมด

แบตเตอรี่อะลูมิเนียมด้านหลังเป็นเส้นทางแบตเตอรี่แบบดั้งเดิมที่สุด: หลังจากเตรียมจุดเชื่อมต่อ PN ของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอนแล้ว ชั้นของฟิล์มอะลูมิเนียมจะวางบนพื้นผิวแบ็คไลท์ของชิปซิลิกอนเพื่อเตรียมชั้น P+ จึงเกิดเป็นช่องด้านหลังอะลูมิเนียม สร้างสนามไฟฟ้าทางแยกสูงและต่ำและปรับปรุงแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด

อย่างไรก็ตาม ความต้านทานการแผ่รังสีของแบตเตอรีแบ็คฟิลด์อะลูมิเนียมนั้นต่ำในขณะเดียวกัน ประสิทธิภาพการแปลงขีดจำกัดอยู่ที่ 20% เท่านั้น และอัตราการแปลงจริงจะต่ำกว่าแม้ว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุตสาหกรรมได้ปรับปรุงกระบวนการของแบตเตอรี่ BSF แต่เนื่องจากข้อจำกัดโดยธรรมชาติ การปรับปรุงจึงมีไม่มากนัก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงถูกกำหนดให้เปลี่ยนแบตเตอรี่ใหม่

หลังจากปี 2015 ส่วนแบ่งการตลาดของชิปแบตเตอรี่ Perc เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ชิปแบตเตอรี่ Perc ได้รับการอัปเกรดจากชิปแบตเตอรี่แบบ Back Field แบบอะลูมิเนียมทั่วไปด้วยการติดชั้นฟิล์มเคลือบอิเล็กทริกที่ด้านหลังของแบตเตอรี่ การสูญเสียโฟโตอิเล็กทริกจะลดลงได้สำเร็จและปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลง

ปี 2558 เป็นปีแรกของการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีของเซลล์แสงอาทิตย์ในปีนี้ การใช้เทคโนโลยี Perc เชิงพาณิชย์เสร็จสมบูรณ์ และประสิทธิภาพการผลิตจำนวนมากของแบตเตอรี่เกินขีดจำกัดประสิทธิภาพการแปลงของแบตเตอรี่แบ็คฟิลด์อะลูมิเนียมถึง 20% เป็นครั้งแรก ซึ่งเข้าสู่ขั้นตอนการผลิตจำนวนมากอย่างเป็นทางการ

ประสิทธิภาพการเปลี่ยนแปลงแสดงถึงผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่สูงขึ้นหลังจากการผลิตจำนวนมาก ส่วนแบ่งการตลาดของชิปแบตเตอรี่ Perc เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและเข้าสู่ช่วงของการเติบโตอย่างรวดเร็วส่วนแบ่งการตลาดเพิ่มขึ้นจาก 10.0% ในปี 2559 เป็น 91.2% ในปี 2564 ปัจจุบันได้กลายเป็นกระแสหลักของเทคโนโลยีการเตรียมชิปแบตเตอรี่ในตลาด

ในแง่ของประสิทธิภาพการแปลง ประสิทธิภาพการแปลงเฉลี่ยของการผลิตขนาดใหญ่ของแบตเตอรี่ Perc ในปี 2021 จะสูงถึง 23.1% ซึ่งสูงกว่าในปี 2020 0.3%

จากมุมมองของประสิทธิภาพขีดจำกัดทางทฤษฎี ตามการคำนวณของสถาบันวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์ ประสิทธิภาพขีดจำกัดทางทฤษฎีของแบตเตอรี่ชนิดโมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอน Perc แบบ P คือ 24.5% ซึ่งใกล้เคียงกับประสิทธิภาพขีดจำกัดทางทฤษฎีในปัจจุบันมาก และมีจำกัด ห้องสำหรับการปรับปรุงในอนาคต

แต่ในปัจจุบัน Perc เป็นเทคโนโลยีชิปแบตเตอรี่ที่กระแสหลักที่สุดจากข้อมูลของ CPI ภายในปี 2565 ประสิทธิภาพการผลิตจำนวนมากของแบตเตอรี่ PERC จะสูงถึง 23.3% กำลังการผลิตจะคิดเป็นมากกว่า 80% และส่วนแบ่งการตลาดจะยังคงเป็นอันดับหนึ่ง

แบตเตอรี่ชนิด N ในปัจจุบันมีข้อดีที่ชัดเจนในด้านประสิทธิภาพการแปลงและจะกลายเป็นกระแสหลักของรุ่นต่อไป

หลักการทำงานของชิปแบตเตอรี่ชนิด N ได้แนะนำไปแล้วก่อนหน้านี้ไม่มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพื้นฐานทางทฤษฎีของแบตเตอรี่ทั้งสองประเภทอย่างไรก็ตาม เนื่องจากความแตกต่างของเทคโนโลยีการแพร่กระจาย B และ P ในศตวรรษนี้ พวกเขาเผชิญกับความท้าทายและโอกาสในการพัฒนาที่แตกต่างกันในการผลิตภาคอุตสาหกรรม

ขั้นตอนการเตรียมแบตเตอรี่ประเภท P ค่อนข้างง่ายและต้นทุนต่ำ แต่มีช่องว่างระหว่างแบตเตอรี่ประเภท P และแบตเตอรี่ประเภท N ในแง่ของประสิทธิภาพการแปลงกระบวนการของแบตเตอรี่ชนิด N นั้นซับซ้อนกว่า แต่มีข้อดีคือประสิทธิภาพการแปลงสูง ไม่มีการลดทอนแสง และเอฟเฟกต์แสงอ่อนที่ดี