Солнечные элементы n-типа и p-типа. В чем различие?

Издание PV-tech публикует довольно обширный материал, в котором описываются тенденции развития рынка кремниевых солнечных элементов (ячеек) с проводимостью n-типа.

Рост рынка в период 2013-2018 планируется в районе 135%, а годовой объём по итогам 2018 г достигнет 5 ГВт.

При этом отмечается, что использование элементов n-типа расширяется не столько в традиционных секторах их применения (ячейки IBC и HJT), сколько в производстве ячеек других кремниевых технологий (см. график).

Что это за n-тип?

Если пристально посмотреть на мир фотоэлектрической солнечной энергетики, мы отметим широкое разнообразие видов солнечных модулей и их компонентов. Хорошим путеводителем по этому пёстрому миру является ежегодный справочник «Международная дорожная карта технологий фотовольтаики» (ITRPV).

В частности, на нижеприведенном графике из последнего издания справочника мы заметим, что в мире сегодня господствуют кремниевые пластины p-типа, но ожидается, что доля n-типа будет быстро расти и дойдёт до почти 30% к 2028 году.

Термин «p-тип» означает, что ячейка построена на основе положительно заряженной кремниевой пластины (“p” обозначает «положительный», англ. — positive ). Пластина легирована бором, который имеет на один электрон меньше, чем кремний. Верхняя часть пластины отрицательно (англ. — negative) допирована с фосфором, который имеет на один электрон больше, чем кремний. Это создает p-n-переход, который обеспечивает поток электричества в ячейке.

Солнечные элементы n-типа построены по-другому, здесь основой является негативно заряженная пластина (“n” обозначает «отрицательный», англ. — negative).

Первым солнечным элементом, созданным Bell Laboratories в 1954 году, была ячейка n-типа с тыльным контактом. Вначале наблюдалось быстрое повышение эффективности ячеек такого типа. Однако постепенно структуры p-типа заняли лидирующие позиции. Дело в том, что в первые годы своего развития солнечные технологии разрабатывались в основном для применения в космосе, и оказалось, что структура p-типа обладает большей устойчивостью к радиационному излучению. Затем индустрия, используя многолетний опыт производства элементов p-типа для космических целей, структурировала на этой основе продукты для наземного применения и таким образом элементы p-типа заняли доминирующее положение на энергетическом рынке.

Сегодня оборудование n-типа постепенно начинает отвоевывать рынок обратно, и на это есть ряд причин. Такие элементы более эффективны и не подвержены бор-кислородным дефектам и световой деградации, вызывающим снижение эффективности.

С другой стороны, производство солнечных элементов n-типа является более сложным и несколько более затратным.

Для покупателей конечных продуктов — солнечных модулей — различия между типами элементов не имеют принципиального значения. Технологии эволюционируют, и сегодня на рынке представлены одинаково высокоэффективные панели, начинка которых может состоять из пластин как “p”, так и “n” типа. Можно лишь предположить, что погоня за более высокой эффективностью приведёт в повышению рыночной доли продуктов n-типа.