من سيرتفع ويهبط تحت الشمس؟ ألقِ نظرة على المحركات الخمسة الرئيسية للابتكار في صناعة الطاقة الكهروضوئية العالمية!

وعلى خلفية التحول العالمي في مجال الطاقة، الخلايا الكهروضوئية كشكل نظيف ومتجدد للطاقة، يلعب دوراً متزايد الأهمية. إن التقدم المستمر لتكنولوجيا الخلايا الكهروضوئية يقود التطور النشط لصناعة الخلايا الكهروضوئية. في الوقت الحاضر، تُظهر الطرق التقنية المتعددة مثل PERC وTOPCon وheterojunction (HJT) وIBC اتجاهًا مزدهرًا، ويُظهر كل منها مزاياه وإمكاناته الفريدة.

عملية تصنيع خلايا PERC بسيطة نسبيًا والتكلفة منخفضة. وتقترب كفاءة تحويل الإنتاج الضخم الحالية من الحد النظري البالغ 24.5%. على الرغم من أنها لعبت دورًا مهمًا في الماضي، حيث واجهت متطلبات كفاءة أعلى، إلا أن مساحة تطوير خلايا PERC محدودة نسبيًا.

خلايا TOPCon هي خلايا اتصال التخميل النفقية للأكسيد. المبدأ الأساسي هو ترسيب طبقة من أكسيد السيليكون على الجزء الخلفي من رقاقة السيليكون من النوع n، ثم ترسيب طبقة من فيلم البولي سيليكون المخدر بشدة. تتمتع هذه التقنية بحد أعلى للكفاءة النظرية: يبلغ حد الكفاءة النظرية لخلايا TOPCon أحادية الجانب من النوع n 27.1%، والحد الأقصى للكفاءة النظرية لخلايا TOPCon من البولي سيليكون على الوجهين هو 28.7%. بالمقارنة مع خلايا PERC، تتمتع خلايا TOPCon بمساحة أكبر لتحسين الكفاءة في المستقبل. وهي متوافقة مع معدات خط إنتاج PERC الموجودة، ويمكن استخدام بعض المعدات الموجودة للترقية والتحويل، مما يقلل تكاليف الاستثمار والمخاطر الفنية. في الوقت نفسه، تتمتع بمزايا أداء التوهين المنخفض وأداء تكلفة الإنتاج الضخم المرتفع، مما يجعل خلايا TOPCon يتم اعتمادها تدريجيًا على نطاق واسع من قبل الشركات المصنعة للصناعة.

تستخدم خلايا الوصلات غير المتجانسة (HJT) ترسيب السيليكون غير المتبلور لتكوين الوصلات غير المتجانسة كطبقات تخميل على أساس رقائق السيليكون من النوع n. ميزتها هي أن كفاءة تحويل الإنتاج الضخم عالية، وتصل أعلى كفاءة تحويل في المختبر إلى 29.5%. فهو يجمع بين مزايا خلايا السيليكون البلورية والخلايا ذات الأغشية الرقيقة، ويتميز بخصائص كفاءة التحويل العالية، ودرجة حرارة العملية المنخفضة، والاستقرار العالي، ومعدل التوهين المنخفض، وتوليد الطاقة ثنائي الجانب. ومع ذلك، تواجه خلايا HJT أيضًا بعض التحديات، مثل ترقية خط الإنتاج بواسطة المعدات الموجودة، وتكاليف المعدات والمواد مرتفعة.

خلايا IBC هي مصطلح عام للخلايا الكهروضوئية ذات الاتصال الخلفي، بما في ذلك IBC، وHBC، وTBC، وHPBC، وما إلى ذلك. مع وجود رقاقة السيليكون من النوع n كركيزة، لا يوجد خط شبكي على الجانب الأمامي، مما يمنع فقدان تظليل الشبكة القطب الكهربائي. كفاءة التحويل النظرية هي 29.1%. ميزته هي أنه لا يوجد خط شبكي على السطح، وبالتالي تقليل الفقد البصري. يمكن لهيكل IBC نظريًا أن يزيد من كفاءة التحويل الكهروضوئي بنسبة 0.6-0.7%. ومع ذلك، فإن خلايا IBC لديها متطلبات عالية للمواد الركيزة، والعمليات المعقدة، وصعوبة الإنتاج الضخم، مما يحد أيضًا من تطبيقها على نطاق واسع.

تستخدم خلايا البيروفسكايت الكهروضوئية المواد الهيكلية للبيروفسكايت كمواد ممتصة للضوء. لديهم خصائص كفاءة تحويل الطاقة العالية، السعر المنخفض، والوزن الخفيف. وهم حاليا في المراحل الأولى من التصنيع. يمكن أن تصل كفاءة التحويل النظرية إلى 26.1%، ويمكن أن تصل الكفاءة النظرية لجميع خلايا البيروفسكايت المكدسة إلى 44%. على الرغم من أن خلايا البيروفسكايت لا تزال تواجه تحديات في الاستقرار والتحضير لمساحة كبيرة، إلا أنها تطورت بسرعة في السنوات الأخيرة وأصبحت الاتجاه الرئيسي للبحث والتطوير للعديد من مؤسسات ومؤسسات البحث العلمي.

تمر تكنولوجيا الخلايا الكهروضوئية بمرحلة من التطور السريع، وسوف تعمل المنافسة والتعاون بين الطرق التقنية المتعددة على تعزيز التقدم المستمر لهذه الصناعة. على المدى القصير، من المتوقع أن تتوسع تقنيات مثل TOPCon وIBC بسرعة في سيناريوهات التطبيق المختلفة مع مزايا كل منها؛ كما ستتمتع تقنية الوصلات غير المتجانسة (HJT) بقدرة تنافسية قوية في السوق بعد حل مشكلة التكلفة.

وعلى المدى الطويل، ومع المزيد من الاختراقات التكنولوجية وتخفيض التكاليف، قد تندمج الطرق التقنية المختلفة تدريجياً، أو قد تظهر تكنولوجيات جديدة وأكثر فائدة. من المتوقع أن تحقق التقنيات الناشئة مثل البيروفسكايت والخلايا المكدسة من السيليكون البلوري البيروفسكايت تقدمًا أكبر في المستقبل وإحداث تغييرات جديدة في صناعة الطاقة الكهروضوئية.