Ưu điểm vượt trội của Hiệu suất lượng tử ngoại (EQE) trong sản xuất pin mặt trời

Hình 1. Sự chuyển đổi giữa phản ứng quang phổ (SR) và hiệu suất lượng tử ngoại (EQE).

II. Hiệu suất lượng tử có phải là công cụ tốt nhất để sản xuất pin mặt trời hiệu suất cao?

Hiệu suất lượng tử/phản ứng quang phổ phản ánh hiệu suất chuyển đổi quang điện của pin mặt trời ở các bước sóng khác nhau. Hiệu suất chuyển đổi của pin mặt trời bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như vật liệu, quy trình sản xuất và cấu trúc của pin, do đó các bước sóng khác nhau có hiệu suất chuyển đổi khác nhau. Các phạm vi bước sóng khác nhau thể hiện cấu trúc và quy trình sản xuất của các lớp khác nhau của pin mặt trời. Từ kết quả phản ứng quang phổ, ta có thể dễ dàng phân tích ưu và nhược điểm của pin mặt trời trong các quy trình sản xuất khác nhau, từ đó làm kim chỉ nam để nâng cao hiệu quả sản xuất.

Hiệu suất lượng tử/phản ứng quang phổ/phổ IPCE phản ánh đặc tính của từng lớp pin mặt trời. Lấy pin mặt trời silicon làm ví dụ, sự phản xạ giao diện sẽ xảy ra tại giao diện tới. Nhìn chung, tổn thất do phản xạ trong dải bước sóng UV và hồng ngoại sẽ cao hơn và tổn thất trong phạm vi bước sóng nhìn thấy là thấp nhất.

Trong dải 350 nm ~ 500 nm, đường cong phản ứng quang phổ tăng khi bước sóng tăng. Do độ sâu xuyên thấu của các photon bước sóng dài sâu hơn, gần điểm nối pn nên hiệu suất chuyển đổi được cải thiện. Về tổng thể, phần hiệu quả nhất nằm trong dải của tiếp giáp PN, vì điện trường bên trong của tiếp giáp pn có thể phân tách hiệu quả các cặp electron-lỗ trống sau khi hấp thụ photon. Do đó, hiệu suất cao nhất là ở dải tần 500-800 nm, phản ánh đặc điểm của lớp tiếp giáp pn. Dải bước sóng 800 ~ 1100nm xuyên qua lớp p thấp nhất. Hiệu suất lượng tử ngoại của pin mặt trời silicon đơn tinh thể trong Hình 2 có thể được sử dụng để quan sát các đặc tính phản ứng của từng lớp.

Hình 2. Sơ đồ phổ hiệu suất lượng tử của pin mặt trời silicon và phản ứng của từng bước sóng. 

Hình minh họa cho thấy cấu trúc thành phần của pin mặt trời silicon.

Hình 3 bên dưới cho thấy phản ứng quang phổ đo được A và B của hai tế bào tinh thể silicon với hai quá trình khác nhau. Từ kết quả đáp ứng quang phổ, có thể thấy hiệu suất của tế bào A cao hơn, chủ yếu là do chuyển đổi ở dải 700 ~ 1100nm. Hiệu suất cao hơn so với tế bào B và dòng điện ngắn mạch do nó đóng góp cao hơn 0,897 mA/cm2 so với tế bào B. Nhưng trong phạm vi bước sóng 300 ~ 500nm, hiệu suất của tế bào A thấp hơn một chút so với tế bào B và mật độ dòng điện ngắn mạch thấp hơn tế bào B 0,675 mA/cm2. Do đó, mật độ dòng ngắn mạch tổng thể của ô A vẫn cao hơn ô B (0,897-0,675) = 0,222 mA/cm2.

Hình 3. Sơ đồ phản ứng quang phổ của pin mặt trời và AM1.5G trong các điều kiện quy trình sản xuất khác nhau.

Ở Hình 4 sau đây có thể thu được bằng cách chuyển đổi phản ứng quang phổ thành hiệu suất lượng tử. Hiệu suất của tế bào A thấp hơn tế bào B ở bước sóng 300 nm ~ 500 nm. Để nâng cao hơn nữa hiệu quả của tế bào A, cần tập trung vào quá trình lớp chống phản xạ (300 nm ~ 350 nm) và lớp n (350 nm ~ 500 nm) làm hướng nâng cao hiệu quả.

Hình 4. Phổ hiệu suất lượng tử của hai tế bào với các quá trình khác nhau.

Thí nghiệm trên sẽ được thể hiện một cách rõ ràng nhất khi bạn thực hiện với sản phẩm của chúng tôi. Dòng sản phẩm ELQ do INTINS phát triển đã thu hút được sự chú ý trong ngành nhờ khả năng cung cấp những hiểu biết chi tiết về hiệu suất của pin mặt trời. Dòng sản phẩm ELQ (Điện phát quang và hiệu suất lượng tử) là công nghệ tiên tiến để đo hiệu suất và độ bền của pin mặt trời. Dòng sản phẩm ELQ kết hợp hình ảnh điện phát quang và phép đo hiệu suất lượng tử để đưa ra đánh giá toàn diện về hiệu suất của pin mặt trời. Trên hết, nó có mức giá phải chăng, phần mềm kiểm tra hiệu quả và độ chính xác cao, giao diện thân thiện với người dùng giúp quá trình đo EQE trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết.

Hình 5. Dòng sản phẩm ELQ phát triển bởi INTINS

Tóm lại, trong ngành năng lượng mặt trời đang cạnh tranh vô cùng khốc liệt như hiện nay, điều quan trọng mà các nhà sản xuất cần chú trọng đến là phải liên tục giảm chi phí và nâng cao hiệu suất chuyển đổi quang điện. Chìa khóa để cải thiện hiệu suất chuyển đổi pin mặt trời nằm ở việc cải tiến quy trình sản xuất và vật liệu. Việc đo lường hiệu suất lượng tử/phản ứng quang phổ/IPCE của pin mặt trời có thể giúp các nhà sản xuất hiểu được hiệu suất chuyển đổi quang điện của pin mặt trời dưới các bước sóng ánh sáng khác nhau. Từ đó, người dùng có thể nhanh chóng tìm ra các vấn đề trong quy trình và cải thiện chúng dựa trên kết quả phản hồi quang phổ, điều này cũng sẽ có lợi hơn cho việc nâng cao hiệu quả trong sản xuất pin năng lượng mặt trời.