Structure des cellules solaires IBC

La couche principale des cellules solaires IBC est constituée d'une plaquette de silicium cristallin (c-Si) de type n ou de type p, servant de couche d'absorption. Cette couche est créée en dopant la couche de silicium cristallin avec du bore ou du phosphore pour produire des plaquettes dopées de type p ou de type n. Par la suite, un revêtement antireflet et de passivation en SiO est généralement appliqué sur une ou les deux faces de la cellule solaire.

Les principales variations structurelles des cellules solaires IBC comprennent l'introduction d'une couche de diffusion caractérisée par des couches de type n et de type p qui se croisent, permettant l'installation de contacts métalliques à l'arrière.

Dans la dernière étape, chaque contact métallique de la cellule solaire IBC est placé à l'arrière de la cellule, garantissant que la face avant de la cellule est totalement exempte de matériau d'ombrage. Cela permet également un placement plus large des contacts, réduisant ainsi la résistance série de la cellule.

La majorité des cellules solaires IBC sont principalement constituées de plaquettes de silicium cristallin (c-Si) en tant que couche d'absorption de type n, bien que des plaquettes de type p soient également utilisées. Le silicium monocristallin (mono c-Si) est le choix le plus courant en raison de son rendement plus élevé, mais le silicium polycristallin (poly c-Si) peut également être utilisé.

Une couche antireflet et de passivation est appliquée sur une ou les deux faces de la plaquette de c-Si, à l'aide d'une fine couche de dioxyde de silicium (SiO2) appliquée par un processus d'oxydation thermique. D'autres matériaux appropriés tels que le nitrure de silicium (SiNx) ou le nitrure de bore (BNx) peuvent également être utilisés.

Pour repositionner les contacts avant à l'arrière de la cellule solaire IBC, des couches d'émetteur n+ et p+ réparties ou intersectantes, également appelées couches de diffusion, doivent être introduites. Pour fabriquer ces couches, des processus tels que la diffusion masquée, l'implantation ionique ou le dopage au bore par laser sont appliqués à la plaquette de type n, créant ainsi des régions dopées de type p tout en préservant l'intégrité de la couche de type n.

Les contacts métalliques peuvent être placés à l'aide de méthodes d'ablation au laser ou de dépôt chimique humide, avec des matériaux métalliques couramment utilisés tels que l'argent, le nickel ou le cuivre, servant de contacts pour les cellules solaires IBC.

Principe de fonctionnement des cellules solaires IBC

Les cellules solaires IBC, similaires aux cellules solaires Al-BSF, génèrent de l'énergie solaire grâce à l'effet photovoltaïque. La charge est connectée entre les bornes positives et négatives du panneau de cellules solaires IBC, convertissant les photons en énergie électrique, fournissant ainsi de l'énergie solaire à la charge.

Tout comme les cellules solaires traditionnelles, les photons impactent la couche d'absorption des cellules solaires IBC, excitant ainsi les électrons et créant des paires électron-trou (e-h). Étant donné que les cellules solaires IBC ne possèdent pas de contacts métalliques ombrageant la face avant de la cellule, ces cellules solaires disposent d'une plus grande surface de conversion de l'impact des photons.

Les paires électron-trou formées à l'avant des cellules solaires IBC sont ensuite collectées par la couche interdigitée de type p à l'arrière. Les électrons collectés circulent du contact métallique de type p vers la charge, générant de l'électricité, puis retournent à la cellule solaire IBC par le contact métallique n+, complétant ainsi le cycle spécifique e-h.

Processus de fabrication des cellules IBC

Comparaison entre les technologies PERC, IBC et TOPCon

Avantages de la technologie IBC

• La face avant de la cellule ne comporte aucune ligne métallique d'ombrage, ce qui permet d'éliminer les pertes de courant dues à l'ombrage des électrodes métalliques et de maximiser l'utilisation des photons incidents. Comparé aux cellules solaires conventionnelles, le courant de court-circuit peut être augmenté d'environ 7%. 
• Les électrodes positives et négatives se trouvent à l'arrière de la cellule, ce qui rend inutile la protection des lignes de grille. La taille des lignes de grille peut être augmentée de manière appropriée pour réduire la résistance série et améliorer le facteur de remplissage (FF). 
• La passivation de surface et la structure de piégeage de surface peuvent être optimisées pour réduire le taux de recombinaison en surface et la réflexion en surface, améliorant ainsi la tension de circuit ouvert (VOC) et la densité de courant de court-circuit (JSC), car la face avant ne présente pas de problèmes tels que l'ombrage des lignes ou le contact métallique. 
• Esthétiquement plaisante et particulièrement adaptée à l'intégration dans les bâtiments photovoltaïques, offrant de bonnes perspectives commerciales.

Direction de développement de l'efficacité des cellules solaires IBC

Les cellules solaires IBC utilisent la technologie de pointe des contacts arrière interdigités en plaçant stratégiquement les contacts à l'arrière pour minimiser l'ombrage et les pertes de courant, ce qui se traduit par une efficacité de conversion d'énergie inégalée.

Coefficient de température bas

Les panneaux solaires IBC présentent une plus grande stabilité dans les environnements à haute température par rapport aux panneaux traditionnels (coefficient de température de -0,29 %/℃). Leur conception réduit au minimum la résistance interne et les pertes de chaleur, ce qui contribue à maintenir une efficacité de conversion plus élevée à des températures élevées.

Prévision du futur développement des cellules solaires IBC

Kopecek a déclaré à PV Magazine : "D'ici 2028, les modules solaires IBC pourraient remplacer les modules TOPCon, les produits phares actuels du marché." La transition vers les produits IBC pourrait commencer dès 2025, et d'ici 2030, les produits traditionnels pourraient progressivement disparaître du marché.

Kopecek a également indiqué que la part de marché mondiale des modules solaires IBC devrait passer d'environ 2 % en 2022 à environ 6 % d'ici 2026, pouvant atteindre 20 % d'ici 2028, puis dépasser 50 % d'ici 2030.

Référence：

https://www.pv-magazine.de/2022/11/03/zelltechnologie-ibc-koennte-topcon-bis-2028-vom-markt-verdraengen/

https://solarmagazine.com/solar-panels/ibc-solar-cells/

https://www.energiemagazin.com/photovoltaik/ibc-technologie-solarzellen/

Maysun IBC Module Solaire

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