Auringon PV-teollisuuden keskustelu siitä, mikä kiteinen pii (c-Si) -tekniikka on hallitseva, on ollut pitkään: Monokiteinen, kasvatettu Czochralski-menetelmän avulla tai Multicrystalline, joka on valmistettu suuntautuvalla kiinteytyksellä. Viime aikoina perinteisesti korkeampi hinta on monikansalliseksi asennettuna $ / W -periaatteella, mikä johtaa mono-markkinaosuuden merkittävään kasvuun vuonna 2016. Nyt alkaa tulla mielenkiintoiseksi tarkastella eri mono-c- Si-tekniikka.
Mono-c-Si-solut voidaan jakaa laajasti kahteen luokkaan; p-tyyppi ja n-tyyppi. P-tyypin soluja seostetaan atomeilla, joissa on yksi vähemmän elektronia kuin pii, kuten boori, jolloin saadaan positiivinen (p) varaus. N-tyyppiset solut seostetaan toisaalta atomeihin, joissa on vielä yksi elektroni kuin pii, mikä tekee niistä negatiivisia (n). Vaikka n-tyypin solut tarjoavat korkeamman tehokkuuspotentiaalin kuin p-tyypin solut, ne ovat kalliimpia (Lai, Lee, Lin, Chuang, Li, Wang, 2016).
Tärkein ongelma, jota solutuottajat kohtaavat, kun he yrittävät myydä p-tyypin c-Si-soluja, ovat valon aiheuttama hajoaminen (LID). LID on ilmiö, joka johtaa p-tyypin monokiteisten pii- solujen kantajan eliniän heikentymiseen valon altistumisen aikana; vähemmistökannattimen elinikä vaikuttaa valoon, koska soluun syötetään ylimääräisiä kantajia (Walter, Pernau, & Schmidt, 2016). Solun tehokkuus määritetään solun vähemmistön kantoaallon elinaikana, joka määritellään keskimääräiseksi ajaksi, jonka kantaja voi viettää viritetyssä tilassa elektronin reikäisen generoinnin jälkeen ennen yhdistelmää. Solut, joilla on lyhyempi vähemmistökantaja-aika, ovat yleensä vähemmän tehokkaita kuin solut, joilla on pitkiä käyttöikä.
Aurinkokennojen valmistusprosessin n-tyyppiset materiaalit vaativat jonkin verran lisävaihetta verrattuna p-tyyppisiin substraatteihin valmistettuihin aurinkokennoihin. Itse asiassa p-tyyppisillä substraateilla on joitakin etuja aurinkokennojen käsittelyn kannalta, kuten fosforigetteroinnin mukavuus, joka auttaa parantamaan solun tehokkuutta, erityisesti mc-Si-kiekkoille. Emitterin muodostuminen n-tyypin substraattien tapauksessa on tehtävä booridiffuusioprosessin kautta, joka vaatii korkeampia lämpötiloja verrattuna p-tyypin solujen fosforidiffuusioon, mikä tekee solujen valmistusprosessista monimutkaisemman. Lisäksi kahden erillisen diffuusiovaiheen (emitteri ja BSF) prosessi tekee siitä entistä monimutkaisemman ja kalliimman. Booridiffuusioprosessin aikana toinen tärkeä kysymys on syntyneen rikkaan kerroksen (BRL) muodostuminen, joka on hyvä gettering-tarkoitukseen, mutta heikentää kantaja-aineen käyttöikää irtotavarana. Äskettäin on kehitetty erityisen tehokas menetelmä BRL: n poistamiseksi ilman lisäaineiden ruiskutusta.
On olemassa useita aurinkokennorakenteita, joiden tehokkuus on suurempi ja jotka on jo toteutettu onnistuneesti käyttämällä n-tyyppisiä substraatteja. Kuvio 1 havainnollistaa näitä aurinkokennorakenteita n-tyyppisillä substraateilla lyhyesti. N-tyyppisille substraateille suunnitellut solurakenteet käsitellään lyhyesti edellisissä kohdissa. Nämä solurakenteet voidaan luokitella solun käsittelyyn käytettyjen tekniikoiden mukaan ja niitä kuvataan seuraavasti: (1) etupinnan kenttä (FSF) Al-takapääsymittasolut (n + np + solut) voivat olla joko etupuolella tai takana ja siinä on tavallisesti fosforia hajotettu FSF; (2) takapinnan kentän (BSF) etu-emitterisolut (p + nn + solut) voivat myös olla kosketuksissa joko etu- tai takaosassa, ja ne ovat tavallisesti booripitoisia säteilijöitä, joilla on fosforilla seostettua BSF: ää; (3) ioni-implantoidut säteilijän solut ovat emitteri, joka muodostuu ioni-istutusprosessista ja joka voidaan toteuttaa sekä etu- että takakosketusohjelmissa n + np + ja p + nn + rakenteissa; (4) heterojärjestelmä, jossa on sisäinen ohutkerros (HIT) solurakenne.
Kuvio 1: N-tyyppiset substraatti-aurinkokennorakenteet
