गैलियम-डोप्ड वेफर्स का उपयोग करके पीईआरसी प्रदर्शन के मुद्दों को हल करना

स्रोत:ecogeneration.com.au

विशेषज्ञों ने लगातार उन चुनौतियों की ओर इशारा किया है जो संभावित गिरावट प्रभावों के संबंध में स्थापना के तुरंत बाद पीईआरसी प्रौद्योगिकी का सामना करती हैं। लोंगी सोलर पीईआरसी कोशिकाओं और मॉड्यूल में प्रकाश-प्रेरित गिरावट (एलआईडी) के मुद्दे को हल करने के लिए काम कर रहा है ताकि गिरावट के मुद्दों को रोका जा सके और सर्वोत्तम गुणवत्ता वाले मॉड्यूल पेश किए जा सकें।

पिछले कुछ वर्षों में, एक और सौर सेल/मॉड्यूल दक्षता में गिरावट की घटना ने सभी का ध्यान आकर्षित किया है: प्रकाश और ऊंचा तापमान प्रेरित गिरावट, या एलईटीआईडी।

माना जाता है कि एलईटीआईडी ​​वेफर्स में धातु की अशुद्धता और हाइड्रोजन के बीच परस्पर क्रिया के कारण होता है। गैलियम-डॉप्ड वेफर्स के साथ सौर कोशिकाओं में एलईटीआईडी ​​को नियंत्रित करना आसान है, क्योंकि बोरान-डॉप्ड वेफर्स के लिए आवश्यक एलआईडी को कम करने के लिए सेल प्रोसेसिंग में अत्यधिक हाइड्रोजन को पेश करने की आवश्यकता नहीं है।

प्रकाश-प्रेरित गिरावट को आमतौर पर प्रकाश रोशनी के तहत गठित बोरॉन-ऑक्सीजन परिसर के कारण माना जाता है, जो स्थापना के बाद समय के साथ सौर सेल दक्षता और शक्ति को कम कर देता है। एलआईडी को कम करने के लिए, आप या तो वेफर्स में ऑक्सीजन की मात्रा को कम कर सकते हैं या बोरॉन (बी) को अन्य डोपेंट, जैसे गैलियम (गा) के साथ बदल सकते हैं। इंस्टीट्यूट फॉर सोलर एनर्जी रिसर्च हैमेलिन (आईएसएफएच) और लोंगी द्वारा संयुक्त रूप से किए गए शोध से पता चला है कि गा-डोपिंग और कम ऑक्सीजन वेफर्स प्रभावी हैं, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है।

इनगट पुलिंग और सेल निर्माण चरणों में प्रक्रिया अनुकूलन के साथ, गा-डॉप्ड वेफर्स से बने सौर सेल ने बी-डॉप्ड वेफर्स की तुलना में 0.06-0.12% (एबीएस) के बीच दक्षता में सुधार दिखाया।

गहन शोध और परीक्षण के माध्यम से, लोंगी के प्रौद्योगिकी विशेषज्ञों ने निष्कर्ष निकाला कि पुनर्जनन (प्रकाश इंजेक्शन या विद्युत इंजेक्शन) उपचार की आवश्यकता के बिना, सेल प्रक्रिया नियंत्रण के संयोजन में गैलियम-डॉप्ड मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन वेफर्स का उपयोग करके एलआईडी और एलईटीआईडी ​​समस्याओं को प्रभावी ढंग से हल किया जा सकता है।

बोरॉन-डॉप्ड सिलिकॉन वेफर्स की तुलना में, गैलियम-डॉप्ड सिलिकॉन वेफर्स पीईआरसी कोशिकाओं की दक्षता में सुधार कर सकते हैं। गैलियम-डॉप्ड पीईआरसी कोशिकाओं में कोई बोरॉन-ऑक्सीजन कॉम्प्लेक्स नहीं होता है, इसलिए बोरॉन-ऑक्सीजन एलआईडी की सामान्य घटना नहीं होती है। हाल के श्वेत पत्र मेंगैलियम-डॉप्ड मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन एक PERC मॉड्यूल के LID की समस्या को पूरी तरह से हल करता है, लोंगी ने संबंधित अध्ययनों द्वारा समर्थित इस विषय पर अपने निष्कर्षों को संक्षेप में प्रस्तुत किया है। अनुसंधान दृढ़ता से इंगित करता है कि गैलियम-डॉप्ड सिलिकॉन वेफर्स का अनुप्रयोग प्रारंभिक एलआईडी को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है जिससे बोरॉन-डॉप्ड पी-टाइप सिलिकॉन वेफर्स का उपयोग करने वाली कोशिकाओं को लंबे समय तक नुकसान हुआ है।

लोंगी टीम ने गैलियम-डोप्ड और बोरॉन-डॉप्ड पीईआरसी कोशिकाओं का एलआईडी परीक्षण किया। परीक्षण में लोंगी के बड़े पैमाने पर उत्पादित द्विभाजित PERC कोशिकाओं का उपयोग किया गया (जिसकी सेल दक्षता लगभग 22.7%) थी। निम्नलिखित परीक्षण योजना का हिस्सा है जिसमें परीक्षण आइटम, प्रकार और कोशिकाओं की मात्रा शामिल है।

परीक्षण के परिणाम

1सूर्य, 75°C:एलईटीआईडी ​​को पूरी तरह से प्रतिबिंबित करने के लिए, लोंगी ने 75 डिग्री सेल्सियस के परीक्षण तापमान को अपनाया। चित्र 2 1sun, 75°C पर 264-घंटे के परीक्षा परिणाम दिखाता है। बोरॉन-डॉप्ड सेल 8 घंटों में अधिकतम 2.3% तक कम हो जाता है और फिर 96 घंटों में 1.3% के स्थिर मूल्य पर ठीक हो जाता है। गैलियम-डॉप्ड कोशिकाओं का अवक्रमण मूल्य मूल रूप से 1.2% पर 96 घंटे पर स्थिर होता है, और फिर धीरे-धीरे 1.3% (216 घंटे) तक कम हो जाता है और फिर थोड़ा ठीक हो जाता है।

×10suns,>100°C:×10suns,>100°C को अपनाकर LeTID प्रक्रिया को तेज किया जा सकता है। इस पद्धति के तहत गैलियम-डॉप्ड पीईआरसी कोशिकाओं के परीक्षण के परिणाम चित्र 3 में दिखाए गए हैं। इस परीक्षण पद्धति का उपयोग करते हुए, गैलियम-डॉप्ड सेल ने भी पहले गिरावट और फिर स्थिरता पर लौटने की प्रक्रिया का अनुभव किया। गिरावट ५ मिनट में १.०५% के अधिकतम मूल्य पर पहुंच गई और ९० मिनट में ०.३% के काफी निम्न स्तर पर स्थिर होना शुरू हो गई।

स्वतंत्र शोध द्वारा समर्थित परिणाम

एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी (अन्य शोधकर्ताओं के साथ) के टाइन यू। नेरलैंड ने कमरे के तापमान 25 डिग्री सेल्सियस पर अशुद्धियों के बिना इंडियम-डॉप्ड, गैलियम-डॉप्ड और बोरॉन-डॉप्ड सिलिकॉन वेफर्स के अल्पसंख्यक वाहक आजीवन क्षरण का अध्ययन किया, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है।

यह देखा जा सकता है कि गैलियम-डॉप्ड सिलिकॉन वेफर्स का अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल मूल रूप से 10 के बाद लगभग 300μs का निरंतर मूल्य बनाए रखता है4प्रकाश के संपर्क में है, जबकि बोरॉन-डोपेड और इंडियम-डॉप्ड सिलिकॉन वेफर्स लगातार और बहुत कम हो जाते हैं। इसलिए, कम तापमान वाली रोशनी की स्थिति में, गैलियम-डॉप्ड सिलिकॉन वेफर अपेक्षाकृत स्थिर होता है और मूल रूप से कोई गिरावट नहीं होती है। हालांकि, वास्तविक बाहरी एक्सपोजर के मामले में, सेल का कार्य तापमान 60 डिग्री सेल्सियस से अधिक होगा, और गैलियम-डॉप्ड सेल में तापमान की क्रिया के तहत एलईटीआईडी ​​की एक निश्चित डिग्री भी होगी। उनका शोध स्पष्ट रूप से लोंगी के गैलियम-डोप्ड पीईआरसी कोशिकाओं के एलआईडी के परीक्षण परिणामों और विभिन्न तापमानों पर पुनर्जीवित बोरॉन-डोप्ड पीईआरसी कोशिकाओं को पूरक करता है।

एक अन्य संबंधित शोध वारविक विश्वविद्यालय के निकोलस ग्रांट और जॉन मर्फी द्वारा किया गया है जिन्होंने हाल ही में इंडियम डोपिंग की व्यवहार्यता का अध्ययन किया और पाया कि इसका अपेक्षाकृत गहरा स्वीकर्ता स्तर इसकी क्षमता को सीमित करता है। "गैलियम-डॉप्ड सिलिकॉन ने विस्तारित रोशनी के अधीन होने पर बहुत स्थिर और उच्च जीवनकाल का प्रदर्शन किया है। कोई ज्ञात हानिकारक पुनर्संयोजन सक्रिय दोष भी नहीं है, ”ग्रांट ने हाल ही में एक प्रमुख सौर उद्योग पत्रिका के साथ बातचीत में कहा।

गैलियम-डॉप्ड सिलिकॉन वेफर्स का अनुप्रयोग प्रारंभिक एलआईडी को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है जिससे बोरॉन-डॉप्ड पी-टाइप सिलिकॉन वेफर्स का उपयोग करने वाली कोशिकाओं को लंबे समय तक नुकसान हुआ है। इसलिए, गैलियम-डॉप्ड सिलिकॉन को बोरॉन-डॉप्ड यथास्थिति के विपरीत, क्षरण को कम करने के लिए उपयोग किए जाने वाले अतिरिक्त स्थिरीकरण चरणों की आवश्यकता नहीं होती है। गैलियम-डॉप्ड कोशिकाओं की औसत दक्षता बोरॉन-डॉप्ड कोशिकाओं की तुलना में 0.09% अधिक है।

"मेरी टीम ने स्थिरीकरण परीक्षण किया और गैलियम-डॉप्ड सिलिकॉन सब्सट्रेट का उपयोग करने वाले पीईआरसी सौर कोशिकाओं का कोई महत्वपूर्ण क्षरण नहीं देखा गया," उन्होंने कहा। "इसके विपरीत, हमने एक ही प्रयोगात्मक परिस्थितियों में एक बोरॉन-डॉप्ड सिलिकॉन सब्सट्रेट के साथ समकक्ष पीईआरसी सौर सेल के लिए महत्वपूर्ण गिरावट देखी है।"