Trong bối cảnh chuyển đổi năng lượng toàn cầu, quang điện , như một dạng năng lượng sạch và có thể tái tạo, đang đóng vai trò ngày càng quan trọng. Sự tiến bộ không ngừng của công nghệ tế bào quang điện đang thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp quang điện. Hiện tại, nhiều tuyến kỹ thuật như PERC, TOPCon, dị vòng (HJT) và IBC đang có xu hướng phát triển mạnh mẽ, mỗi tuyến đều cho thấy những ưu điểm và tiềm năng riêng.
Quy trình sản xuất tế bào PERC tương đối đơn giản và chi phí thấp. Hiệu suất chuyển đổi sản xuất hàng loạt hiện nay gần với giới hạn lý thuyết là 24,5%. Mặc dù trước đây nó đã đóng một vai trò quan trọng và phải đối mặt với yêu cầu về hiệu quả cao hơn nhưng không gian phát triển của tế bào PERC tương đối hạn chế.
Các tế bào TOPCon là các tế bào tiếp xúc thụ động oxit xuyên hầm. Nguyên tắc cơ bản là lắng đọng một lớp oxit silic ở mặt sau của tấm wafer silicon loại n, sau đó lắng đọng một lớp màng polysilicon pha tạp nặng. Công nghệ này có giới hạn hiệu suất lý thuyết cao hơn: giới hạn hiệu suất lý thuyết của các tế bào TOPCon một mặt loại n là 27,1% và của TOPCon thụ động polysilicon hai mặt là 28,7%. So với các tế bào PERC, các tế bào TOPCon có nhiều khả năng cải thiện hiệu quả hơn trong tương lai. Chúng tương thích với thiết bị dây chuyền sản xuất PERC hiện có và một số thiết bị hiện có có thể được sử dụng để nâng cấp và chuyển đổi, giảm chi phí đầu tư và rủi ro kỹ thuật. Đồng thời, chúng có ưu điểm là hiệu suất suy giảm thấp và hiệu suất chi phí sản xuất hàng loạt cao, khiến các tế bào TOPCon dần dần được các nhà sản xuất công nghiệp áp dụng rộng rãi.
Các tế bào dị thể (HJT) sử dụng sự lắng đọng silicon vô định hình để hình thành các dị thể như các lớp thụ động trên cơ sở các tấm silicon loại n. Ưu điểm của nó là hiệu suất chuyển đổi sản xuất hàng loạt cao và hiệu suất chuyển đổi trong phòng thí nghiệm cao nhất đạt 29,5%. Nó kết hợp những ưu điểm của tế bào silicon tinh thể và tế bào màng mỏng, đồng thời có các đặc tính về hiệu suất chuyển đổi cao, nhiệt độ xử lý thấp, độ ổn định cao, tốc độ suy giảm thấp và phát điện hai mặt. Tuy nhiên, tế bào HJT cũng có một số thách thức, chẳng hạn như dây chuyền sản xuất được nâng cấp bằng thiết bị hiện có, chi phí thiết bị và vật liệu cao.
Tế bào IBC là thuật ngữ chung để chỉ các tế bào quang điện tiếp xúc ngược, bao gồm IBC, HBC, TBC, HPBC, v.v. Với tấm wafer silicon loại n làm chất nền, không có đường lưới ở mặt trước, giúp loại bỏ hiện tượng mất bóng của lưới điện cực dòng. Hiệu suất chuyển đổi lý thuyết của nó là 29,1%. Ưu điểm của nó là không có đường lưới trên bề mặt, do đó làm giảm tổn thất quang học. Về mặt lý thuyết, cấu trúc IBC có thể tăng hiệu suất chuyển đổi quang điện lên 0,6-0,7%. Tuy nhiên, tế bào IBC có yêu cầu cao về vật liệu nền, quy trình phức tạp và khó sản xuất hàng loạt, điều này cũng hạn chế ứng dụng quy mô lớn của nó.
Pin quang điện Perovskite sử dụng vật liệu cấu trúc perovskite làm vật liệu hấp thụ ánh sáng. Chúng có đặc điểm là hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao, giá thành thấp và trọng lượng nhẹ. Họ hiện đang ở giai đoạn đầu của quá trình công nghiệp hóa. Hiệu suất chuyển đổi lý thuyết của nó có thể đạt 26,1% và hiệu suất lý thuyết của các tế bào xếp chồng hoàn toàn bằng perovskite có thể lên tới 44%. Mặc dù tế bào perovskite vẫn phải đối mặt với những thách thức về tính ổn định và chuẩn bị trên diện rộng, nhưng chúng đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây và trở thành hướng nghiên cứu và phát triển trọng điểm của nhiều tổ chức nghiên cứu khoa học và doanh nghiệp.
Công nghệ tế bào quang điện đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng, sự cạnh tranh và hợp tác của nhiều tuyến kỹ thuật sẽ thúc đẩy sự phát triển không ngừng của ngành. Trong ngắn hạn, các công nghệ như TOPCon và IBC dự kiến sẽ nhanh chóng mở rộng trong các tình huống ứng dụng khác nhau với những lợi thế tương ứng; và công nghệ dị vòng (HJT) cũng sẽ có khả năng cạnh tranh thị trường mạnh mẽ sau khi giải quyết được vấn đề chi phí.
Về lâu dài, với những đột phá về công nghệ và giảm chi phí, các tuyến kỹ thuật khác nhau có thể dần dần hợp nhất hoặc các công nghệ mới và thuận lợi hơn có thể xuất hiện. Các công nghệ mới nổi như tế bào xếp chồng silicon tinh thể perovskite và perovskite dự kiến sẽ đạt được tiến bộ lớn hơn trong tương lai và mang lại những thay đổi mới cho ngành quang điện.
