Các vật liệu khác nhau của tấm pin mặt trời là gì

Khi nói đến tấm pin mặt trời, mọi người đều quen thuộc với chúng. Nhưng nếu muốn phân biệt chất liệu của tấm pin mặt trời, những người không quen thuộc với ngành quang điện có thể không hẳn là không biết, vì giữa các vật liệu khác nhau vẫn có sự khác biệt đáng kể. Đây là một phổ biến khoa học để giúp mọi người hiểu rõ hơn về vật liệu và sự khác biệt của các tấm pin mặt trời.

Trước khi thảo luận về sự khác biệt, trước tiên tôi hãy giải thích hình thái của silicon như một nguyên liệu thô. Silicon có hai loại thù hình: tinh thể và vô định hình. Silicon tinh thể được chia thành silicon đơn tinh thể và silicon đa tinh thể. Sự khác biệt giữa silicon đơn tinh thể và silicon đa tinh thể chủ yếu phụ thuộc vào cấu trúc hình thành. Khi silicon nguyên tố nóng chảy đông đặc lại, các nguyên tử silicon được sắp xếp theo dạng mạng kim cương, tạo thành nhiều hạt nhân tinh thể. Nếu các hạt nhân tinh thể này phát triển thành các hạt có cùng hướng mặt phẳng tinh thể (tức là mỗi hạt có một mặt phẳng tinh thể đồng nhất và các hạt này song song và kết hợp với nhau), silicon đơn tinh thể sẽ được hình thành. Nếu các hạt nhân tinh thể này phát triển thành các hạt có hướng tinh thể khác nhau sẽ hình thành silicon đa tinh thể, chứa nhiều tạp chất và khiếm khuyết về cấu trúc.

Do đó, về bản chất, silicon đơn tinh thể và silicon đa tinh thể về cơ bản là cùng một loại vật liệu, cả hai đều có mạng kim cương, tinh thể cứng và giòn, ánh kim và có thể dẫn điện, nhưng độ dẫn điện của chúng thấp hơn kim loại và tăng theo nhiệt độ. Chúng có tính chất bán dẫn và là vật liệu bán dẫn. Tuy nhiên, do sự khác biệt về cấu trúc tinh thể và hàm lượng tạp chất nên kết cấu tinh thể cũng khác nhau. Kết quả là chiết suất của ánh sáng và độ dẫn dòng điện cũng khác nhau. Chúng ta hãy xem các tính năng cụ thể dưới đây.

Pin mặt trời silicon đơn tinh thể được sản xuất từ ​​​​các tấm silicon đơn tinh thể. Trong vật liệu silicon đơn tinh thể, các nguyên tử silicon được sắp xếp một cách tuần hoàn có trật tự trong không gian, thể hiện trật tự tầm xa. Sự trật tự này có lợi cho việc cải thiện hiệu suất chuyển đổi của pin mặt trời. Hiện tại, hiệu suất chuyển đổi của pin mặt trời silicon đơn tinh thể là 14% -17%, có thể lên tới 24%. Quá trình sản xuất đã hoàn thiện và các sản phẩm chủ yếu có hình chữ nhật tròn, màu đen, không có hoa văn trên bề mặt. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm hàng không vũ trụ và công nghệ cao. Tuy nhiên, quy trình sản xuất pin mặt trời silicon đơn tinh thể rất phức tạp, tốn thời gian, đòi hỏi mức tiêu thụ năng lượng cao và phát sinh chi phí cao.

Pin mặt trời silicon đa tinh thể được làm từ vật liệu silicon đa tinh thể, là tập hợp của nhiều hạt đơn tinh thể. Kích thước và hướng tinh thể của mỗi hạt tinh thể đơn lẻ là khác nhau. Do đó, có những khiếm khuyết và tạp chất trong cấu trúc tinh thể, dẫn đến hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời khoảng 13% đến 15%, có thể lên tới 20%. Các sản phẩm chủ yếu là hình chữ nhật góc vuông, màu xanh lam và có hoa văn giống như hoa băng trên bề mặt khi kiểm tra kỹ hơn. Pin mặt trời silicon đa tinh thể có ít quy trình sản xuất hơn, thời gian sản xuất ngắn hơn và chi phí sản xuất tương đối thấp hơn so với các sản phẩm silicon đơn tinh thể nên chúng cũng có vị trí quan trọng trên thị trường.

Pin mặt trời silicon vô định hình, pin mặt trời silicon tinh thể, chỉ vậy thôi. Bạn có pin mặt trời không cần silicon tinh thể không? Loại pin mặt trời này được gọi là pin mặt trời silicon vô định hình. Pin mặt trời silicon vô định hình được sản xuất bằng màng silicon vô định hình rất mỏng (dày khoảng 1 mm), tiêu thụ rất ít vật liệu silicon. Màng mỏng bán dẫn silicon có thể được lắng trực tiếp trên các tấm kính lớn. Quy trình và thiết bị điều chế silicon vô định hình rất đơn giản, thời gian sản xuất ngắn và tiêu thụ năng lượng thấp nên phù hợp cho sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, ngược lại, hiệu suất chuyển đổi của pin mặt trời silicon vô định hình chỉ là 5% -8%, đạt tới mức cao nhất là 13%, độ ổn định hơi kém và những nhược điểm rõ ràng.