1. Hva betyr PERC?
Bokstavelig talt står det for Passivert sender og bakcelle. Du finner også begrepet Passiv sender og bakkontakt.

2. Hva er det?
PERC-celleteknologi definerer en solcellearkitektur som skiller seg fra standardcellearkitekturen som har vært i bruk i tre tiår, og som vanligvis er omtalt i alle fotovoltaiske manualer.

Per i dag følger det store flertallet av produserte krystallinske solceller strukturen presentert nedenfor.

Fra topp til bak:
– silketrykt sølvpasta for å danne kontaktene
– Anti-reflekterende belegg
– fosfordiffunderte, bordopet silisiumskiver som danner
P-N-kryss
– Bakoverflatefelt i aluminium (Al-BSF)
– silketrykt aluminiumspasta

Målet for forskere er å få mest mulig ut av elektronene solceller, gjør PERC-arkitekturen i hovedsak det mulig å forbedre lysfangst nær den bakre overflaten og å optimere elektronfangst.

3. PERC og PERC?

Under akronymet PERC finner vi faktisk også solcelleteknologiene kalt PERL, PERT, PERF. Selv om de i utgangspunktet ikke ble vurdert i nomenklaturen til PERC, blir de nå vanligvis betraktet som en del av samme familie

4. Hva er interessen for teknologien?
Hovedfordelen med PERC-cellestrukturen er at den gjør det mulig for produsenter å oppnå høyere effektivitet enn med standard solceller som når sine fysiske grenser. Med dagens teknologi er det mulig å oppnå opptil 1 % absolutt gevinst i effektivitet. Mens det er flere trinn i produksjonsprosessen, gjør effektivitetsgevinsten det mulig å redusere kostnadene, også på systemnivå. Vi bør alltid huske på at den hellige gral er å forbedre effektiviteten og samtidig redusere kostnadene. Og forbedring av solcelleeffektiviteten er en bidragsyter til å redusere kostnadene.
Så denne cellearkitekturen anses å presentere et av de beste potensialene for å produsere høyeffektive solcellepaneler til konkurransedyktige priser.

5. Er det nytt?
PERC-arkitekturen er faktisk ikke ny i det hele tatt. Første evokasjon av teknologien spores tilbake på University of New South Wales i Australia i 1983 og det første papiret [1] ble publisert i 1989. Fordi dette cellebegrepet ga det beste potensialet for å oppnå høy effektivitet, brukte UNSW det for å oppnå sine mange verdensrekorder for effektivitet som det brakte nær 25 % [2]. De to andre konkurrerende teknologiene var Back Contact-teknologien, popularisert av Sunpower, og HIT-teknologien kommersialisert av Panasonic.

6. Hvorfor nå?
Det er interessant å understreke at standard solcellearkitektur har vært i bruk siden midten av 80-tallet. Siden den gang har teknologien gått gjennom trinnvis forbedring, med bedre pastaer for å danne frontkontakter, tynnere kontaktfingre, optimert antireflekterende belegg... Det tok nesten 30 år for industrien å nesten innhente effektiviteten oppnådd på forskningsnivå.
Følgende graf oppsummerer solenergiindustriens historiske søken etter å forbedre teknologien.

Som nevnt tidligere er det alltid et gap mellom ytelsene som oppnås på forskningsnivå og det som oppnås i masseproduksjon på industrielt nivå. Så hvis PERC-celleteknologi dukker opp nå, er det hovedsakelig av økonomiske årsaker. Industrien må faktisk alltid inngå kompromisser for å oppnå økonomisk og teknisk levedyktige konsepter. I løpet av 30 år var de stadige inkrementelle forbedringene brakt til standard celleteknologi økonomisk og teknisk gjennomførbare. Nå som standardkonseptet når sine grenser og at teknisk kunnskap er tilgjengelig langs verdikjeden for å introdusere PERC-teknologi, kan det utgjøre en ny levedyktig plattform for å produsere solcellepaneler med høy effekt og høy effektivitet.
Som forventet av ITRPV, et organ som samler et sett med produsenter i de forskjellige trinnene i verdikjeden og som jobber med teknologitrender, vil PERC-teknologien gradvis ta den største markedsandelen. Fordi dette er følelsen av historie i PV-industrien for å bli bedre og bedre, før eller siden, vil de fleste av panelene som er installert ha denne teknologien.

7. Har PERC-teknologien i seg selv bedre svak lysytelse?

Parallelt med utviklingen av PERC-teknologien har vi sett på dataark argumenter knyttet til forbedret ytelse under svakt lys. Det er da legitimt å lure på om disse to fakta henger sammen. Selv om det er sant at du vil finne PERC-baserte moduler med forbedret svak lysytelse, har det ingenting i seg selv å gjøre med PERC-celleteknologien. Alle celleteknologiene har potensial til å ha en forbedret ytelse under dårlige lysforhold, og vi vil ta opp dette emnet i en neste blogginnlegg.

8. Utfordringer med teknologien
Som for all ny teknologi, er utfordringen bak PERC-teknologien å være i stand til å skalere opp teknologien mens du kontrollerer prosessen. Hos United Energy verdsetter vi alltid kunnskap-hvordan og det er definitivt å kunne produsere disse cellene. Blant utfordringene knyttet til PERC-teknologi er to mer utsatt for å påvirke eieren av et panel utstyrt med denne teknologien.
Den første er relatert til lysindusert nedbrytning. LID er denne effekten som får en modul til å miste en prosentandel av kraften etter første eksponering for lys. Det forklarer hvorfor produsenter med lineære garantier aldri garanterer 100 % av kraften etter det første året. På grunn av de høyere dopingnivåene som vanligvis brukes i PERC-celler, økes den negative effekten på grunn av LID med PERC-teknologi sammenlignet med standardceller med en Al-BSF.
Det er også et tema rundt Potensial Induced Degradation. Det har vært mange artikler og artikler som reiser dette spørsmålet, og spesielt for polykrystallinsk PERC. Det er ikke trivielt i den grad denne typen feil kan skade ytelsen til et kraftverk fullstendig. Den beste anbefalingen vi kan gjøre angående dette problemet er å sørge for at modulene du leverer tildeles sertifikatet i henhold til IEC TS 62804 for PID-motstand og at det er tillit til konsistensen produsenten bruker for materialvalg og prosesser for å sikre produksjonen er PID-fri.

Kilder

[1]: A.W.Blakers, A.Wang, A.M.Milne, J.Zhao, M.A.Green, 22,8 % effektiv silisiumsolcelle, Appl. Phys. Lett. 55 (1989) 1363-1365.
[2]: Zhao J; Wang A; Keevers MJ; Green MA, 2000, Høyeffektive PERT-celler på SEH p-type Si-substrater og PERT-celler på SHE n-type Si-substrater

[3]: M.A. Green, Den passiverte senderen og bakcellen (PERC): Fra unnfangelse til masseproduksjon, Solar Energy Materials & Solar Cells 143 (2015) 190–197

[4]: M.A. Green, Førti år med fotovoltaisk forskning ved UNSW, Journal and Proceedings of the Royal Society of New South Wales, vol. 148, nr. 455 og 456, s. 2-14