Silicon nitride trong pin mặt trời- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Công nghệ pin mặt trời là nền tảng của lĩnh vực năng lượng tái tạo và việc nâng cao hiệu quả cũng như độ tin cậy của pin mặt trời luôn là trọng tâm nghiên cứu. Trong số rất nhiều vật liệu, silicon nitrit ( Gốm silicon nitrit ) đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất pin mặt trời do tính chất vật lý và hóa học độc đáo của nó.

Silicon Nitride: Lớp phủ đa chức năng

Silicon nitride (SiNx) thường được áp dụng dưới dạng màng mỏng trên bề mặt pin mặt trời, nơi nó thực hiện nhiều chức năng. Vai trò chính của nó là như một Lớp phủ chống phản chiếu (ARC). Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào bề mặt của tấm bán dẫn silicon, phần lớn nó bị phản xạ do chênh lệch chiết suất, dẫn đến có ít photon đi vào tế bào hơn. Màng silicon nitride có chiết suất nằm giữa không khí và silicon. Bằng cách kiểm soát chính xác độ dày của nó, màng có thể sử dụng sự giao thoa của ánh sáng để giảm đáng kể sự phản xạ, cho phép tế bào hấp thụ nhiều photon hơn và do đó làm tăng hiệu suất của pin mặt trời.

Ngoài ra, màng silicon nitride còn có tác dụng như một Lớp thụ động . Trên bề mặt và các cạnh của tấm wafer silicon có rất nhiều liên kết lủng lẳng và khuyết tật. Những khuyết tật này đóng vai trò là trung tâm tái hợp của các hạt mang (electron và lỗ trống), khiến các hạt mang có thể được thu thập lại kết hợp lại trước khi đến các điện cực. Điều này làm giảm điện áp mạch hở và hệ số lấp đầy của tế bào. Màng silicon nitride che phủ và “làm thụ động” các khuyết tật bề mặt này một cách hiệu quả, làm giảm sự tái hợp chất mang và cải thiện hiệu suất của tế bào. Hiệu ứng thụ động này rất quan trọng để tăng cường độ ổn định và độ tin cậy lâu dài của tế bào.

Công nghệ lắng đọng cho Silicon Nitride

Trong sản xuất pin mặt trời, màng silicon nitride thường được chuẩn bị bằng cách sử dụng Lắng đọng hơi hóa học tăng cường bằng plasma (PECVD). Kỹ thuật này sử dụng plasma để phân hủy các khí chứa silicon và nitơ (như silane, SiH4 và amoniac, NH3) ở nhiệt độ tương đối thấp (thường dưới 450°C), sau đó lắng đọng trên bề mặt của tấm bán dẫn silicon để tạo thành màng silicon nitrit dày đặc. PECVD đã trở thành lựa chọn chủ đạo trong ngành quang điện do tốc độ lắng đọng cao, chất lượng màng tuyệt vời và yêu cầu nhiệt độ tương đối thấp.

Gốm silicon nitrit : Hơn cả một bộ phim

Mặc dù ứng dụng chính của silicon nitride trong pin mặt trời là ở dạng màng mỏng, nhưng nó Gốm silicon nitrit hình thức cũng đáng chú ý. Là loại gốm kết cấu tiên tiến, gốm silicon nitride nổi tiếng với độ cứng cao, độ ổn định nhiệt tuyệt vời, hệ số giãn nở nhiệt thấp và cách điện tốt. Mặc dù nó không được sử dụng trực tiếp trong khu vực hoạt động của pin mặt trời, trong thiết bị sản xuất quang điện và các bộ phận liên quan—chẳng hạn như đồ đạc hoặc bộ phận được sử dụng cho quy trình nhiệt độ cao—gốm silicon nitrit có thể tận dụng ưu điểm chịu nhiệt và chống mài mòn độc đáo của nó để hỗ trợ dây chuyền sản xuất pin mặt trời hiệu quả và ổn định.

Triển vọng tương lai

Khi công nghệ quang điện tiếp tục phát triển, nhu cầu về hiệu ứng chống phản xạ và thụ động cũng ngày càng tăng. Nghiên cứu trong tương lai có thể liên quan đến việc phát triển các quy trình lắng đọng silicon nitride hiệu quả hơn và khám phá các cấu trúc màng silicon nitride phức tạp hơn, chẳng hạn như lớp phủ chống phản chiếu nhiều lớp hoặc màng silicon nitride pha tạp, để tối ưu hóa hơn nữa hiệu suất của pin mặt trời. Ngoài ra, việc kết hợp silicon nitride với các vật liệu tiên tiến khác để cân bằng hiệu suất và chi phí của pin sẽ là một chủ đề nghiên cứu quan trọng.

Tóm lại, silicon nitride là vật liệu chủ chốt không thể thiếu trong pin mặt trời silicon hiện đại. Từ chức năng màng mỏng siêu nhỏ của nó trong việc chống phản xạ và thụ động cho đến các ứng dụng tiềm năng rộng hơn của Gốm silicon nitrit trong sản xuất thiết bị, dòng silicon nitride cung cấp nền tảng vững chắc cho sự phát triển hiệu quả của ngành quang điện.