Когда дело доходит до материала для изготовления солнечных элементов, кремний является самым неприхотливым из всех элементов. Если вам нужна солнечная фотоэлектрическая энергия, у вс практически нет другого выбора, кроме кремния. Тем не менее, существует более одного типа кремниевых элементов, что является удачей для людей, которым нравится "заморачиваться", решая, что купить.
Многие люди знают, что солнечный кремний выпускается в двух вариантах: монокремниевом и поликремниевом. Или монокристаллический кремний и поликристаллический кремний для людей, у которых есть время выговаривать лишние слоги )). Монокремниевые элементы более эффективны, но поликремниевые дешевле. Битва между фотонной и электронной эффективностью привела к примерному разделению мирового пространства между ними двумя.
Но есть еще один выбор, о котором очень немногие знают, что он происходит когда они выбирают высококачественные, высокоэффективные солнечные панели, в которых используются солнечные элементы N-типа, а не панели, в которых используются гораздо более распространенные, но менее эффективные Р-типы солнечных батарей.
В некотором смысле солнечные батареи действительно просты. Свет падает на них, выбивая электроны из атомов кремния. Ячейка устроена таким образом, что электронам часто блокируется возможность вернуться к атомам, из которых они произошли, поэтому вместо этого они путешествуют через тонкую сетку проводов в верхней части ячейки и во время этого путешествия они могут снабжать нас энергией.
Это известно как солнечный элемент Р-типа, потому, что Р означает положительный, а у элемента есть положительное основание, которое притягивает к нему отрицательно заряженные электроны.
Но что, если бы я сказал вам, что можно сделать солнечные элементы, которые были бы полной противоположностью, называемые ячейками N-типа, потому что основание было отрицательным, а электроны перемещались от отрицательного основания к положительному верху?
Это то, что делают клетки Р-типа. В настоящее время они используются только некоторыми производителями высококачественных панелей, но поскольку они обеспечивают преимущество в эффективности, они становятся все более популярными и могут в конечном итоге заменить обычные солнечные элементы Р-типа. Это означает, что в нижней части солнечных элементов больше не будут находиться электроны, что хорошо, потому что это повысит эффективность солнечных панелей.
В то время как большинство солнечных панелей в настоящее время представляют собой элементы P-типа, некоторые солнечные панели высокого класса используют элементы N-типа, чтобы дать им преимущество в эффективности. SunPower делает это и некоторые ещё.
Теперь, вот становится сложно. Я сказал, что в ячейках P-типа электроны текут по проводам сверху низ ячейки, а в N-типе наоборот. Ну, в этих причудливых, высококлассных ячейках они помещают как отрицательные, так и положительные контакты на дно. Эти ячейки, которые позволяют току проходить только через их днища, называются тыльными контактными ячейками.
Но несмотря на то, что в этих клетках все проходит через дно, они по прежнему являются клетками N-типа. Это связано с тем, что хотя электроны и выходят, и уходят в свои нижние части, верхняя часть солнечного элемента по-прежнему заряжена положительно, а нижняя - отрицательно.
Разница в том, что в обычные клетки P-типа добавляется очень скучный элемент бор, в то время как клетки Т-типа получают гораздо более интересный элемент фосфор.
Бор, используемый в элементах Р-типа, работает достаточно хорошо, но имеет некоторые недостатки. Во-первых, это приводит к деградации, вызванной светом, или LID, которая снижает эффективность солнечных панелей примерно на 1,5% после первых нескольких дней на солнце. Этот эффект LID учитывается в мощности панели. Но это снижает эффективность и является одной из причин, по которой люди иногда перестают оптимистично смотреть на то, сколько электроэнергии будут генерировать их новые солнечные системы.
Фосфор не имеет такого эффекта, поэтому клетки N-типа могут стартовать с высокой эффективностью и оставаться там.
Еще одним преимуществом является то, что клетки N-типа, по видимому, меньше подвержены влиянию некоторых типов примесей.
Слитки кремния, используемые для изготовления элементов P-и N-типа идентичны. НАСА и другие организации, работающие в космосе, обнаружили, что клетки P- типа лучше функционируют при воздействии радиации в космосе, поэтому для их разработки было приложено больше усилий.
Но главная причина, по которой доминировали клетки P-типа, это деньги. Конечно, исследование и эксплуатация космоса приучили людей делать элементы P-типа, но это ничто по сравнению с силой денег. Элементы P-типа были просто дешевле в производстве, поэтому элементы N-типа в настоящее время используются только в высокоэффективных панелях, за которые люди готовы платить больше.
Ожидается, что, несмотря на более высокую стоимость, в будущем ячейки N-типа будут становиться все более распространенными. Это связано с тем, что, когда люди ищут способы повысить эффективность солнечных панелей, они изучают способы снижения стоимости производства элементов N-типа, и, похоже, консенсус заключается в том, что это можно сделать.
