Prilikom nabavke novih solarnih panela, kupci razmatraju aspekte kao što su izlaz energije, efikasnost, estetika, pa čak i tehnologija solarnih ćelija kao što su Interdigitated Back Contact (IBC) ili Passivated Emitter i Rear Contact (PERC), ali malo ko obraća pažnju na unutrašnje slojeve ćelije koja čini solarni panel tipa N ili P.

Pomenuti aspekti su prilično važni, ali izbor fotonaponskog (PV) modula sa solarnom ćelijom tipa P ili solarnom ćelijom tipa N, može da napravi razliku u performansama i životnom veku modula. U ovom članku ćemo vam objasniti strukturu obe vrste solarnih ćelija, način na koji one funkcionišu, razlike i prednosti solarnih panela N tipa i P tipa, kao i druge zanimljive detalje.

Najpoznatiji fotonaponski entuzijasta možda zna ponešto o strukturnom dizajnu i radu solarnih ćelija, uključujući činjenice kao što su njihova struktura, materijali i drugi.

Iako je to slučaj, uvek je važno da prođete pregled teme pre nego što zaronite u strukturne razlike koje čine solarni panel tipa P i solarni panel tipa N.

Materijali i struktura solarne ćelije neznatno se razlikuju u zavisnosti od tehnologije koja se koristi za proizvodnju ćelije. Tradicionalne ćelije imaju aluminijumsko polje zadnje površine (Al-BSF), ali postoje novije tehnologije na tržištu, uključujući PERC, IBC i bifacijalnu tehnologiju. Razumevanje tradicionalne tehnologije pruža vam dovoljno pozadine da razumete razlike između solarnih ćelija tipa P i N tipa.

Solarne ćelije su strukturirane sa P-N raskrsnicom, sa kristalnim silikonom P tipa (c-Si) sa dodatnim rupama (pozitivno napunjenim) i C-tip c-Si wafer sa dodatnim elektronima (negativno napunjenim). Redosled za P-tip i wafer tipa N varira, pri tome što je gornji i tanji sloj emiter, a donji i deblji sloj masovna regija.

P-tip c-Si wafers se pravi dopingom visoko čistoće c-Si sa borom, što je materijal sa manje elektrona, proizvodeći pozitivno nabijene vafle. Slično tome, C-Si wafer tipa N je doped sa fosforom, što je materijal koji sadrži dodatne slobodne elektrone i samim tim negativno naplaćuje wafer. Ovi slojevi su postavljeni jedan preko drugog, stvaraju unutrašnje električno polje.

Al-BSF solarne ćelije sadrže aluminijumsko zadnje površinsko polje i punu površinu aluminijuma za zadnje kontakte i srebrne trake napravljene od štampane srebrne paste za prednje kontakte. Dielektrični sloj za prolaznost je takođe obložen vrhom emerike kako bi se sprečila korozija u amortizerskom sloju ćelije.

Nakon razumevanja kako se prave tradicionalne solarne ćelije, važno je razumeti kako one funkcionišu. Solarne ćelije proizvode energiju pod fotonaponskim dejstvom. Ovo je fenomen gde fotoni koji stižu do ćelije, uzbuđuju elektrone u poluprovodničkom sloju tipa N, izbačajući ih iz sloja amortizera dok formiraju par elektron-rupa.

Uzbuđeni elektroni se sakupljaju na negativnom terminalu solarne ćelije, teku kroz zatvoreno kolo, i konačno se vraćaju kroz pozitivan terminal da se rekombinuje sa rupom, završavajući baš taj par elektron-rupa. Kako elektroni teku kroz zatvoreno kolo, oni stvaraju električnu struju koja napaja opterećenje.

Objašnjeni fotonaponski efekat odgovoran je za generisanje solarne energije u fotonaponskoj tehnologiji. Ovo je stalni proces koji se dešava jer su solarni paneli izloženi pravoj količini sunčevog zračenja.

Većina solarnih ćelija tipa P i N tipa su iste, sa neznatnom i veoma suptilnom proizvodnom razlikom za solarne panele tipa N i P. U ovom odeljku ćete saznati razliku između ova dva, zašto su solarni paneli tipa P postali norma u industriji i prednosti solarnih panela tipa N.

U odeljku za pregled objasnili smo da amortizerski sloj solarne ćelije, sadrži N tip i P-tip c-Si wafer, sa različitim redosledom za slojeve. Jedan od slojeva naziva se masovna regija i deblji je od emerike, koja se nalazi na vrhu masovne regije. Varijacija u kojoj se stavlja wafers je ono što čini solarnu ćeliju solarnom ćelijom tipa N ili solarnom ćelijom tipa P.

 - Solarni paneli tipa P su najčešće prodavani i najpopularniji tip modula na tržištu. Solarna ćelija tipa P proizvodi se           korišćenjem pozitivno dopingovane (P-type) bulk c-Si regije, sa doping gustinom od 1016cm-3 i debljinom od 200μm.   Emiter sloj za ćeliju je negativno dopingovan (N-tip), sa doping gustinom od 1019cm-3 i debljinom od 0,5μm.

 - Solarni paneli tipa N su alternativa sa rastućom popularnošću zbog njihovih nekoliko prednosti u odnosu na solarni panel   tipa P. Solarna ćelija tipa N sadrži negativno dopingovanu (N-tip) bulk c-Si regiju sa debljinom od 200μm i doping     gustinom od 1016cm-3, dok je emitter sloj pozitivno dopingovan (P-tip) koji sadrži gustinu od 1019cm-3 i debljinu od   0,5μm.

Da rezimiramo, glavni aspekt po kojem se solarne ćelije tipa P i N razlikuju je doping koji se koristi za masovnu regiju i za emeriku. Kada se fosfor koristi za negativnu drogu u masovnoj regiji ovo stvara solarnu ćeliju tipa N, u međuvremenu kada se bor koristi za pozitivno dopucanje kristalnog silikona u masovnoj regiji, ovo čini solarni panel tipa P.

Kako su solarni paneli tipa P postali norma u solarnoj industriji?
Kada su 50-ih godina istraženi fotonaponi, troškovi proizvodnje su bili izuzetno visoki, ali to nije bilo ograničenje za svemirske aplikacije koje zahtevaju održiv izvor energije u svemiru, gde nije bilo drugih načina da se generiše energija za svemirsku letelicu kao što je Vangard 1, prvi satelit sa solarnim panelima u svemiru.

Kako su svemirske aplikacije postale prioritet, solarni paneli tipa P koji imaju visoku otpornost na radijaciju i degradaciju u svemiru, postali su zainteresovani. Veliki broj resursa je korišćen u tehnologiji fotonaponske primene u svemiru 50-ih godina. Solarna industrija je samo održala zamah, koristeći ovu dobro istraženu tehnologiju snižavajući cene kako bi proizvela bolje solarne panele tipa P za zemaljske aplikacije. Zato je ova tehnologija postala norma za industriju.

Iako su solarni paneli tipa P već godinama norma, ova tehnologija ima svoje mane, posebno za zemaljske primene. Boron se koristi za doping solarnih panela P tipa, ali oni izazivaju problem poznat kao bor-kiseonik defekt (nije problem u prostoru gde nema kiseonika). Ova neispravnost proizvodi visoku količinu svetlosno izazvane degradacije (LID) u solarnim panelima tipa P, smanjujući njihove performanse i do 10% u nekim slučajevima.

Solarni paneli tipa N, doped sa fosforom umesto bora, potpuno su imuni na manu bor-kiseonika koja bi u suprotnom smanjila njegove performanse. Pošto ne postoji LID, ne postoji degradacija performansi brzog tempa kao kod solarnih panela tipa P. Solarni paneli tipa N takođe imaju veću efikasnost konverzije tokom njihovog životnog veka, pretvarajući ih u bolju investiciju.

S obzirom na to da solarni paneli tipa N imaju toliko prednosti, neki proizvođači i kupci odlučuju se da ignorišu veću cenu solarnih panela tipa N za proizvodnju modula, što je minimum u poređenju sa prednostima performansi tehnologije u odnosu na solarne panele tipa P. Ova tehnologija se takođe može kombinovati sa drugim tehnologijama za proizvodnju IBC solarnih panela tipa N i PERC modula.

Razumevanje strukturnih razlika između solarnih panela tipa N i P tipa može da obasja neke prednosti i prednosti svake tehnologije. Da bismo ih dodatno objasnili, uporedili smo solarne panele tipa N protiv P tipa u tabeli ispod.

Glavna prednost solarnih panela tipa N protiv P tipa je nedostatak bor-kiseonika koji smanjuje performanse modula za do 10% za samo nekoliko nedelja, što je uzrokovano POKLOPCEM. Solarni paneli tipa N imuni su na ovaj fenomen i pate samo od redovne degradacije tokom godina.

S obzirom da su rupe manjinski nosioci u masovnim regionima za solarne panele tipa N, postoji manji prozor za proces rekombinacije, što dovodi do toga da moduli imaju veću efikasnost. Solarni paneli tipa N trenutno su postigli efikasnost od 25,7 odsto i imaju potencijal da nastave da se povećavaju, dok su solarni paneli tipa P postigli samo efikasnost od 23,6 odsto.

Troškovi proizvodnje predstavljaju jednu od retkih mana solarnih panela tipa N. Solarni paneli tipa P su visoko razvijena tehnologija sa zrelom masovnom proizvodnjom, koja smanjuje njen trošak. Proizvodni procesi za solarne panele tipa N su prilično slični, ali neki različiti koraci u procesu proizvodnje uzrokuju veći trošak za ove module u sadašnjosti.

Na kraju, ali ne i najmanjeg, garancija za solarne panele tipa N zaista dokazuje da je tehnologija bolja i da je proizvođač može duže koristiti. Ovi moduli sadrže 20-godišnju garanciju za proizvod i 30-godišnju garanciju za performanse, dok mnogi solarni paneli tipa P imaju samo 12-godišnju garanciju za proizvod i 25-godišnju garanciju za performanse.

Solarni panel tipa N je veoma vredna tehnologija koja postaje široko popularna u sadašnjosti. Razvoj ove tehnologije će najverovatnije nastaviti da raste u bliskoj i dalekoj budućnosti.

Efikasnost konverzije solarnih panela tipa N jedna je od karakteristika gde ova tehnologija raste, s obzirom da je njen rekord oboren tri puta za manje od godinu dana. Prvi put je to bio Jinko Solar koji je oborio rekord u poslednjem kvartalu 2021. godine, sa efikasnošću od 25,4 odsto, drugi je bio Trina Solar u prvom kvartalu 2022. godine sa efikasnošću od 25,5 odsto, a treći jinko Solar ponovo u drugom kvartalu 2022. godine, postavljajući rekordnu efikasnost od 25,7 odsto.

Kako solarni paneli tipa N postanu atraktivnija opcija, njihov tržišni udeo će nastaviti da raste i u budućnosti. U 2021. godini tržišni udeo za solarne panele tipa N oscilirao je između pet i 10 odsto, sa rastućim očekivanjem na oko 20 odsto u 2022. godini. Kako popularnost nastavlja da raste, solarni paneli tipa N držaće više od 70 odsto tržišta do 2032. godine, verovatno ostavljajući module tipa P sa manje od 30 odsto tržišta.