PERC, care inseamna Passivated Emitter and Rear Cell sau Passivated Emitter and Rear Contact, este o noua tehnologie menita sa obtina o eficienta mai mare de conversie a energiei prin adaugarea unui strat de pasivare dielectrica in partea din spate a celulei.
Structura unei celule solare PERC din fata in spate:
Stratul de pasivare dielectrica contribuie la cresterea eficientei prin:
Reducerea recombinarii electronilor – recombinarea electronilor blocheaza fluxul liber al electronilor prin celula, reducand eficienta. Stratul suplimentar de pasivare face ca fluxul de electroni sa fie mai constant si mai consistent, producand astfel un curent electric suplimentar.
Cresterea capacitatii celulei solare de a capta lumina – lumina neabsorbita este reflectata de stratul de pasivare inapoi catre celula solara pentru o a doua incercare de absorbtie pentru a produce energie suplimentara, facand celulele mai eficiente.
Reflectand lungimi de unda specifice care genereaza in mod normal caldura din celulele solare – anumite lungimi de unda sunt absorbite de stratul din spate al celulei solare acumuland caldura si reducand eficienta. Stratul suplimentar de pasivare reflecta aceste lungimi de unda din celula solara mentinand temperatura celulei solare.
Tehnologia celulelor solare PERC este mai simpla si mai rentabil, deoarece permite maximizarea productiei de energie datorita conversiei mai eficiente a energiei.
Ce este celula solara PERC?
PERC este o tehnologie care este folosita pentru a imbunatati eficienta celulelor solare prin captarea cat mai multi fotoni suplimentari, fara a schimba fundamental modul de functionare a celulei solare. Acesta defineste o arhitectura a celulelor solare care difera de arhitectura standard a celulei care a fost utilizata de trei decenii si care este de obicei prezentata in toate manualele fotovoltaice.
Ce inseamna tehnologia PERC?
O celula solara are un strat de aluminiu care face contactul dintre semiconductoare si partea din spate a celulei. Tehnologia PERC inseamna acoperirea celulei solare (mai precis partea din spate a acesteia) cu un strat dielectric special, prevazut cu gauri mici efectuate de un laser. Aluminiul este apoi aplicat pe partea de sus a stratului dielectric, in asa fel incat contactul cu placheta de siliciu sa se faca numai prin orificiile microscopice.
Cum functioneaza tehnologia PERC la panourile fotovoltaice ?
Tehnologia PERC mareste performanta panourilor fotovoltaice deoarece permite celulei solare sa capteze mai multa lumina. O celula solara obisnuita este formata din doua straturi de material semiconductor (cel mai intalnit este siliciul), cu proprietati electrice diferite, cunoscute ca baza si emitor.
In momentul in care cele doua straturi intra in contact, se genereaza imediat un camp electric puternic care trage electronii (particulele incarcate negativ) in emitator atunci cand acestia ajung la interfata dintre emitator si baza. Electronii sunt generati in momentul in care lumina intra in celula, si eliberati din atomii de siliciu. Electronii circula apoi liberi prin celula si contribuie la curentul electric numai daca sunt in stare sa ajunga la interfata dintre emitator si baza.
Diferite lungimi de unda ale luminii genereaza electroni la mai multe niveluri ale structurii celulei, lungimile de unda mai scurte generand mai multi electroni langa partea din fata a celulei, in comparatie cu lungimile de unda mai usoare, care vor genera electroni la partea din spate a celulei, sau pot trece prin ea fara sa genereze curent electric.
Aici intervine tehnologia PERC. Introducerea ei creste eficienta celulei prin stratul dielectric care reflecta inapoi in celula fiecare unda de lumina care a trecut pentru a ajunge pe partea din spate, si care nu a generat electroni. Prin aceasta reflectie, fotonilor le este oferita o sansa importanta de a genera curent.
Randamentul celulelor folosite la fabricarea panourilor fotovoltaice este mai mare deoarece, cu tehnologia PERC, celulele pot capta lumina la lungimi de unda mai lungi, spre exemplu dimineata devreme, seara, sau cand e innorat.
In astfel de momente, o cantitate mai mare de lumina albastra (lungimi de unda intre 450-495 nm) este absorbita de atmosfera, deoarece trebuie sa strabata lungimi mai mari pentru a ajunge pe suprafata Pamantului.
Lumina albastra este convertita in energie, in general, in partea de sus a celulei, in timp ce lumina rosie (lungimi de unda intre 620-750 nm) patrunde in continuare prin celula si este convertita in energie in partea de jos.
Lumina rosie nu este absorbita cu usurinta de catre atmosfera Pamantului si, ca rezultat, celulele care pot capta lumina rosie sunt in general mai puternice. Proprietatile “reflectoare” ale tehnologiei PERC asigura cresterea absorbtiei de lumina rosie, chiar si in conditii slabe sau difuze de lumina, oferind randamente energetice mult mai bune.
Lungimile de unda mai mari de 1.180 nm nu sunt absorbite de catre placheta de siliciu. In schimb, in celulele standard, astfel lungimi de unda sunt usor absorbite in partea din spate, generand caldura care creste temperatura celulei si reduce eficienta conversiei.
Pe masura ce stratul PERC reflecta aceasta lumina inapoi prin celula, se reduce cantitatea de absorbtie a stratului de aluminiu si, prin urmare, incalzeste stratul celulei. Aceasta reducere a absorbtiei ajuta celula sa functioneze la o temperatura mai scazuta si are un efect pozitiv asupra randamentului energetic.
Cum difera celulele solare PERC de celulele solare standard?
Principala diferenta dintre celulele solare PERC si celulele solare standard este integrarea unui strat de pasivizare a suprafetei din spate, care este un strat de material pe spatele celulelor care ofera trei beneficii principale care sporesc eficienta celulelor.
1. Recombinarea electronica redusa
Adaugarea unui strat de pasivare a suprafetei din spate reduce „recombinarea electronilor” in celula solara. Pentru a fi simplu, recombinarea electronilor este tendinta electronilor de a se recombina, ceea ce provoaca un blocaj in miscarea libera a electronilor prin celula solara. Aceasta inhibare a miscarii libere a electronilor duce la eficiente celulare mai putin decat optime. Intr-o celula solara PERC, recombinarea electronilor va fi redusa pentru a creste eficienta.
2. Reflectarea luminii inapoi prin celula
Un strat de pasivizare a suprafetei din spate reflecta lumina care trece prin celula de siliciu fara a fi absorbita inapoi in siliciu, dand celulei solare o a doua incercare de absorbtie. Aceasta reflectare a luminii inseamna ca mai multa radiatie solara primita va ajunge sa fie absorbita de celula de siliciu, astfel celula devine mai eficienta.
3. Absorbtie redusa de caldura
Al treilea beneficiu al unei celule solare PERC este reflectarea anumitor lungimi de unda de lumina. O placheta de siliciu dintr-o celula solara poate absorbi lumina doar cu lungimi de unda de pana la 1180 nanometri (nm), iar undele de lumina cu lungime de unda mai mare trec prin siliciu si sunt absorbite de foaia metalica din spate a panoului solar, creand caldura. Cand celulele solare sunt incalzite, acestea functioneaza la eficiente mai mici. Stratul de pasivizare al suprafetei din spate din celulele solare PERC este special conceput pentru a reflecta lumina cu o lungime de unda peste 1180 nm, reducand energia termica din celula solara si, in consecinta, creste eficienta.
