7.3.2.1. Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động của SSC
Pin mặt trời bỏn dẫn vụ cơ kiểu tiếp xỳc p/n đó được Bell Labs của Mỹ phỏt minh năm 1954 với hiệu suất chuyển húa đạt 4,5%. Từ đú pin mặt trời bỏn dẫn SSC được tập trung nghiờn cứu và phỏt triển rộng khắp, đặc biệt ở cỏc nước Mỹ, Nhật, Úc. Năm 1985 UNSW trường Đại học University of New South Wales chế tạo SSC hiệu suất 20% và đến năm 1999 đạt hiệu suất 24,7%. Pin mặt trời SSC dựa trờn hiệu ứng quang điện (Photovoltaic) cú thể chia thành cỏc loại sau:
- Pin mặt trời hệ bỏn dẫn Silic - Pin mặt trời hệ bỏn dẫn hỗn hợp
Trong cỏc hệ pin mặt trời này cú thể phõn ra cỏc loại như hỡnh 229:
Silicon Semiconductor
Amorphous Crystalline
Poly (thin film) Poly (Bulk) Single
(a)
Compound Semiconductor Nhúm VI – II (CdS,
CdTe)
Nhúm V – III (GaAs, InP) Nhúm VI – I – III (CuInSe2)
(b)
Pin mặt trời là linh kiện biến năng lượng ỏnh sỏng mặt trời thành năng lượng điện. Pin mặt trời bỏn dẫn Silic tiếp xỳc p/n cấu tạo tương tự nhưđiốt. Hỡnh 229 là sơđồ cấu tạo pin mặt trời bỏn dẫn Silic đơn tinh thể hệ tiếp xỳc p/n. Trong đú bỏn dẫn Silic dạng n được chế tạo bằng cỏch khuếch tỏn vào đơn tinh thể Silicon những nguyờn tố húa trị 5 như Photpho, Antinium, Arsenic. Bỏn dẫn Silic dạng p được chế
tạo bằng cỏch khuếch tỏn vào đơn tinh thể Silicon những nguyờn tố
húa trị 3 như Bo, Kali. Pin mặt trời tiếp xỳc p/n khi ta tiếp xỳc hai dạng silicon p và silicon n (như hỡnh 230).
Hỡnh 230. Sơđồ cấu tạo pin mặt trời Silicon tiếp xỳc p/n
Nguyờn lý hoạt động của pin mặt trời Silicon rất đơn giản. Khi ỏnh sỏng mặt trời bức xạ vào bề mặt của pin, điện tửở chất bỏn dẫn dạng p chuyển từ trạng thỏi cơ bản lờn trạng thỏi kớch thớch. Do hiệu ứng quang điện sinh ra của cặp điện tử và lỗ trống. Điện tử chuyển về phớa chất bỏn dẫn p cũn lỗ trống chuyển về phớa chất bỏn dẫn n. Từđú sinh ra dũng điện mạch ngoài.
7.3.2.2. Phõn loại pin mặt trời SSC
a. Phõn loại theo vật liệu nền
Pin mặt trời vụ cơ Silicon dạng tiếp xỳc p/n cú thể căn cứ vào vật liệu nền chia ra một số loại sau:
Tinh thể
Đơn tinh thể Si-SC
GaAs/ Si-SC Đa tinh thể Si-SC
Poly (thin film) Bán dẫn
Silicon
Amorphous Si-SC
- Pin mặt trời tổ hợp chất bỏn dẫn (compound semiconductor)
Màngmỏng CuInSe2.Cu(In.Ga)Se2 GaAs/Ge,GaAlAs/GaAs.GaInP/GaAs SC – Si. Ge Tổ hợp bán dẫn CS Tandein Chu kỳ IV CdTe.CdS.Cu2S.ZnS b. Phõn loại theo cấu tạo pin
Mục đớch làm giảm giỏ thành, tăng hiệu suất chuyển húa của pin SSC nờn ngoài việc chế tạo nguyờn liệu nền tốt, người ta cũn cải tiến
để làm giảm cụng đoạn chế tạo pin hoặc cú cụng nghệ mới với nhiều loại pin cú cấu tạo khỏc nhau. Dưới đõy là một vài loại pin SSC tiờu biểu:
- Pin mặt trời PESC (Passivated Emitter Solar Cell)
Lịch sử chế tạo pin SSC cú từ những năm 1950 nhưng đến những năm 1970 với cỏc loại pin mặt trời như pin SSC-violet, pin SSC-Black,
hiệu suất chuyển húa vẫn khụng cao. Cho đến năm 1980 với sự phỏt triển của vi điện tử, cụng nghệ chế tạo màng mỏng passivation đó nõng hiệu suất chuyển húa lờn cao. Điển hỡnh là loại pin PESC (Passivated Emitter Solar Cell) và pin MINP (Metal Insulator – NP junction) cú hiệu suất chuyển húa vượt qua bức tường 20%.
Hỡnh 231: Sơđồ cấu tạo của pin PESC
Loại pin MINP cú hiệu suất chuyển húa tối thiểu 18%. Đõy là loại pin silicon cú màng thụđộng (passivation) là màng mỏng cú độ dày 60Ao với điện cực Ti/Pd/Ag
Ngoài ra cũn một số loại pin SSC khỏc:
- Pin mặt trời PERC (Passivated Emitter Rear Cell).
- Pin mặt trời PERL (Passivated Emitter Rear Locally Difused). - BCSC (Buried Contact Solar Cell).
- DSBCSC (Double Sided Buried Contact Solar Cell).