Základní typy článků:

Transkript

1 Základní typy článků: Články z krystalického Si c on ta c t a ntire fle c tio n c o a tin g Tenkovrstvé články N -ty p e P -ty p e

2 Materiály a technologie pro fotovoltaické články Nové materiály Gratzel, DSSC polymery nanotechnologie 91% 9% R&D

3 Technologický vývoj křemíkových FV článků

4 Výroba křemíku potřebné čistoty SiO 2 + C Si + CO 2 SiHCl 3 + H 2 Si + 3HCl 99% Si Si + 3HCl HSiCl 3 + H 2 rektifikace Polykrystalický Si (99,999%)

5 Výchozí materiál Si typu P (solar grade- 6N) -monokrystalický Si -průměr až 450 mm -hmotnost až 300 kg

6 Výroba multikrystalických ingotů Multi-like-mono (Quasi mono) c-si

7 Příprava Si destiček Rozřezání ingotu na destičky o tloušťce cca 200 mm a hraně 100 až 200 mm Při řezání se ztrácí 40% (i více) materiálu (Si)

8 Současná technologie používaná v sériové výrobě -texturace povrchu bez fotoligrafie - leptání v KOH u monokrystalického (1,0,0) Si - kyselé leptání v případě jinak krystalograficky orientovaného Si - kontakty realizované pomocí sítotisku (bez fotolitografie a vakuových technologií)

9 Výroba článků z krystalického Si - odleptání zhmožděné vrstvy - texturace povrchu - difúze fosforu - Si 3 N 4 ARC - Ag/Al sítotisk - Ag sítotisk c-si destička - vyžíhání kontaktů - odstranění obvodového zkratu - měření parametrů a tříděni

10 PV články z krystalického Si (plocha až 400 cm 2 ) monokrystalické multikrystalické 18% 16%

11 Snižování ceny Snižování energetické náročnosti přípravy krystalického Si V období klesla energetická náročnost přípravy monokrystalického CZ křemíku ze 100 kwh/kg na 40 kwh/kg. Snižování spotřeby křemíku snižování tloušťky Si destiček a prořezu V současnosti tloušťka desky mm Snižování materiálové náročnosti Náhrada Ag jinými materiály (Cu?) 300 mm 250 mm 180 mm 160 mm

12 Snižování tloušťky výchozích křemíkových destiček - trend

13 Zvyšování účinnosti článků monokrystalické ze současných 17% na 20 22% multikrystalické ze současných 15% na 18 20% pásky Si (ribon) ze současných 14% na 17-19% snížení optických ztrát - zkvalitnění ARC - snížení zastínění povrch snižování ztrát rekombinací (objemovou i povrchovou) snížení kontaktního odporu optimalizace konstrukce a technologie

14 Optimalizace konstrukce článků Selektivní emitor Kontakty ze zadní strany Heteropřechody c-si/a:si (HIT)

15 Zvyšování výtěžnosti (cílově na 90%) vstupní kontrola Si destiček optimalizace zařízení a přpravků snížení počtu operací mezioperační kontrola kvalifikovaná obsluha Zvyšování kapacity výrobních linek Cena Si v roce USD/kg USD/kg USD/kg USD/kg

16 FV článek z c-si ~0.5 V, ~30 40 ma/cm 2 Pro praktické použití je třeba články spojovat do série do modulů FV moduly musí být odolné proti vlhkosti, větru, dešti, krupobití (kroupy o průměru 25 mm), teplotním změnám (od -40 do +85 C) písku a mechanickému namáhání. Odolnost vůči napětí > 600 V > 1000 V Požadovaná životnost: let

17 Sériově zapojené FV články: všemi články teče stejný proud R s R s R s R s R p R p R p R p Optimální situace: Všechny články mají stejný I mp Zjednodušený model modulu (řetězce) Pokud články mají různý I mp, pracují mimo bod maximálního výkonu a účinost klesá I I PV I U R I U R I ' ' s s 01exp e 1 I02exp e 1 m 1kT m 2kT U ' RsI R sh 17

18 Technologie modulů z c-si pájení těsnění tvrzené sklo EVA krycí folie (tedlar) Al rám krycí folie (tedlar) FV články EVA tvrzené sklo Laminace za sníženého tlaku při 150 C

19 Optická účinnost PV modulů Optická účinnost PV modulů závisí na úhel dopadu záření θ s (úhel mezi Sluncem a kolmicí k rovině modulu)

20 Dopadající záření se z části odráží od krycí vrstvy (skla) absorbuje se v krycí vrstvě (mění se na teplo) absorbuje v PV článku Výsledná účinnost modulů závisí na odrazivosti krycí vrstvy mod opt cell Energie záření absorbovaná v PV článku se mění na energii elektrickou teplo

21 Provozní teplota FV článků a modulů Provozní teplota FV článků v modulu závisí na teplotě okolí, intenzitě dopadajícího záření na na konstrukci modulu NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) je definována jako teplota článků T c při teplotě okolí T a = 20 C. intenzitě slunečního záření G = 0.8 kwm 2 a rychlosti větru 1 ms 1. R thcab d b b T c T 1 h b a R R thcaf thca G d f f ab 1 h f R thca R R thcaf thcaf R R thcab thcab Na zadní straně modulu je možno měřit teplotu modulu T mod T c T mod T G G SCT

22 I (A) Vliv částečného zastínění články v sérii R s R s R s R s R p R p R p R p V případě spojení článků do série se zvyšuje sériový odpor pokles výstupního proudu pokles výstupního napětí pokles výstupního výkonu 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, U (V) bez zastínění 1/2 článku zastíněná 1 článek zastíněn 2 články zastíněny

23 Překlenovací (bypass) diody

24 Vliv překlenovacích diod Bez diod S diodami

25