Какво е HJT Технология на фотоволтаичните модули
Какво представлява технологията HJT?
- Соларните клетки HJT използват двустранна структура, която ефективно улавя както пряката, така и разсеяната светлина от двете повърхности. Процесът започва с плазмено усилено химическо отлагане на пари (PECVD), при което се нанася свръхтънък слой от собствен силиций за пасивиране. След текстуриране и почистване на повърхността, от лицевата страна на монокристалната силициева пластинка се въвежда силициев допинг от P-тип, а от обратната страна по подобен метод се нанася силициев допинг от N-тип.
- След това върху двете повърхности се отлагат слоеве от прозрачен проводящ оксид (TCO) и метал с помощта на PVD технология за магнетронно разпрашване.
- Последната стъпка включва най-съвременни техники за метализация, за да се създадат прецизни метални решетки от всяка страна, което оптимизира електрическите характеристики на клетката и възможностите за генериране на енергия.
Структура на HJT слънчевите клетки
Клетката HJT, съкращение от Heterojunction with Intrinsic Thin Layer (наричана още HIT), се отличава със симетрична двустранна структура, съсредоточена около сърцевина от кристален силиций от N-тип. От предната страна първо се отлага вътрешен аморфен силициев тънък слой, последван от аморфен силициев тънък слой от P-тип, за да се създаде P-N съединението. Задната страна се покрива по същия начин с вътрешен аморфен силициев тънък филм и N-тип аморфен силициев тънък филм, като се образува полето на задната повърхност.
Тъй като аморфният силиций има ниска проводимост, от двете страни на клетката са нанесени прозрачни проводящи оксиди (TCO), за да се улесни ефективното провеждане на заряда. Накрая, чрез прецизна технология за ситопечат се създават двустранни електроди, с което процесът завършва.
Материали и компоненти на HJT слънчевите клетки
Слънчевите клетки с хетеропреходно съединение се основават на три основни материала: кристален силиций (c-Si), аморфен силиций (a-Si) и индиев оловен оксид (ITO), като всеки от тях играе решаваща роля за тяхната структура и производителност.
Кристален силиций (c-Si)
Кристалният силиций е крайъгълен камък на фотоволтаичната индустрия, широко използван под формата на пластини за производство на слънчеви клетки. В соларните клетки на HJT се използва само монокристален силиций поради неговата превъзходна чистота и ефективност, което го прави идеален за високоефективни приложения.Аморфен силиций (a-Si)
Аморфният силиций се появява през 70-те години на миналия век като подходящ материал за тънкослойната фотоволтаична технология. Въпреки че естествено съдържа дефекти в плътността, те се отстраняват чрез хидрогениране, в резултат на което се получава хидрогениран аморфен силиций (a-Si:H). Тази модификация подобрява пропускателната му способност и способността му за легиране, което го прави незаменим компонент при производството на HJT клетки.Индиево-калаен оксид (ITO)
Индиево-калаеният оксид е предпочитаният материал за прозрачния проводящ оксиден слой (TCO) в HJT слънчевите клетки. Известен със своята отразяваща способност и електропроводимост, ITO подобрява работата на оптоелектронните устройства, като служи като важен контактен слой. Прецизното му отлагане е от съществено значение за постигане на максимална ефективност на HJT соларните клетки.
Как работят слънчевите клетки HJT?
Принцип на работа на хетеропреходните слънчеви клетки
Хетеропреходните соларни клетки работят на базата на фотоволтаичния ефект, подобно на други соларни технологии. Тяхното уникално отличие се състои в използването на трислоен абсорбиращ материал, който съчетава тънкослойни и традиционни фотоволтаични конструкции. Когато към клемите на модула се свърже товар, фотоните се преобразуват в електрическа енергия, като се създава ток, който преминава през товара.
Поглъщане на фотони и генериране на двойки електрон-дупка
Фотоните, попадащи в P-N прехода, възбуждат електроните, като ги преместват в проводящата лента и образуват двойки електрон-дупка (e-h). Тези електрони се събират от клемите, свързани с P-дозирания слой, като генерират ток, който протича през товара. След като завършат веригата, електроните се връщат към задния контакт на клетката и рекомбинират с дупки, като затварят цикъла e-h. Този непрекъснат цикъл дава възможност за производство на електроенергия.
Намаляване на повърхностната рекомбинация
Повърхностната рекомбинация – явление, при което електроните се сдвояват с дупките на повърхността на стандартните c-Si фотоволтаични клетки – ограничава тяхната ефективност, като не позволява на електроните да допринасят за потока на тока. Хетеропреходните клетки преодоляват този проблем, като включват пасивиращ тънък филм, изработен от хидрогениран аморфен силиций (a-Si:H) с по-широка лента на пропускане. Този буферен слой отделя силно рекомбиниращите контакти от слоевете на пластината, позволявайки на потока от заряди да генерира високо напрежение, като същевременно минимизира загубите от рекомбинация.
Трислойно поглъщане на фотони
Хетеропреходните клетки използват и трите полупроводникови слоя, за да преобразуват фотоните в електрическа енергия:
- Външен a-Si: H слой: Поглъща първоначалните фотони и ги превръща в енергия.
- c-Si слой: извършва по-голямата част от преобразуването на фотоните поради по-високата си енергийна ефективност.
- Заден a-Si:H слой: Преобразува всички останали фотони, като завършва процеса.
Този тристепенен процес на поглъщане на фотони позволява на едностранно хетеропреходните слънчеви клетки да постигнат ефективност до 26,7 %.
Предимства на хетеропрехода（HJT） Технология
- Висока ефективност: Снабден с усъвършенствани слънчеви клетки с хетеропреход (HJT) и технология за полуклетки, като постига ефективност на модула над 22,87%.
- Клетки с голям размер: Използва 210-милиметрови HJT соларни клетки, които предлагат по-голяма повърхност за оптимално усвояване на слънчевата светлина и увеличен енергиен добив в компактен дизайн.
- Ниска степен на деградация: Разполага с неполяризиращ TCO филм, който елиминира ефектите LID, LeTID и PID, като гарантира, че деградацията на мощността остава под 11,1% в продължение на 30 години за дългосрочна стабилна работа.
- Опростено производство: Усъвършенстван производствен процес само с четири основни стъпки – текстуриране, отлагане на аморфен силиций, отлагане на TCO и ситопечат – в сравнение с по-сложните процеси PERC (10 стъпки) и TOPCon (12-13 стъпки).
- Тънкослойна технология: Съчетава кристален силиций с аморфни силициеви тънкослойни технологии, като осигурява превъзходна абсорбция на светлината и отлична пасивация.
- Стабилни характеристики при високи температури: Поддържа нисък температурен коефициент на мощността от -0,24%/°C, което гарантира минимална загуба на мощност и постоянна мощност в среда с висока температура.
Облицовани с керемиди
Допълнително повишаване на мощността: клетките HJT със симетрични предни и задни структури и оптимизиран дизайн на мрежата постигат степен на използване на задната страна над 95%, което осигурява над 30% допълнително повишаване на мощността в сравнение с технологиите PERC и TOPCon.
Превъзходно представяне при слаба осветеност: Чрез включването на вътрешен тънък филм (i-a-Si:H) между кристалните и легираните силициеви слоеве, HJT клетките ефективно пасивират повърхностните дефекти, което води до по-високо напрежение на отворената верига, по-широка абсорбция на светлина и по-бързо стартиране при слаба светлина.
Нискотемпературен процес: тънкото фолио на силициева основа, използвано за формиране на pn-съединението, позволява температури на запояване под 250°C, което намалява термичния стрес и предотвратява увреждането на клетките при високи температури.
Няма рязане на клетки: Производството на HJT с половин клетка избягва рязането на клетките, като по този начин се минимизират рисковете от микропукнатини и се запазва структурната цялост.
Висока гъвкавост: Усъвършенстваната структура на HJT клетките повишава гъвкавостта, намалявайки вероятността от поява на микропукнатини по време на транспортиране и монтаж и подобрявайки надеждността на системите за слънчева енергия.
Сравнение на технологиите HJT, TOPCon и PERC
Слънчевите панели с хетеропреход (HJT) осигуряват висока двуфазна мощност и изключителна производителност с ниски температурни коефициенти, като увеличават максимално ефективността на производството на енергия и същевременно намаляват разходите за електроенергия. Тези панели са особено подходящи за европейските региони с повишени летни температури и намират идеално приложение в селскостопанските фотоволтаици, соларните навеси за автомобили и фотоволтаичните огради.
| HJT | TOPCON | PERC | |
|---|---|---|---|
| Бифациалност | 95% | 85% | 70% |
| Ефективност на производството на електроенергия | 22.87% | 22.28% | 21.2% |
| Първоначално влошаване на производителността през първата година | 1% | 1.5% | 2% |
| Средно годишно влошаване на резултатите от втората година | 0.35% | 0.4% | 0.45% |
| Температурен коефициент | -0.243%/°C | -0.32%/℃ | -0.35%/℃ |
Бъдеща прогноза за HJT слънчеви клетки
Като се имат предвид многобройните предимства на технологията на хетеропрехода (HJT), в близко бъдеще се очаква тя да бъде възприета от все повече компании. С производствения процес, който изисква четири стъпки по-малко от PERC, HJT предлага значителен потенциал за намаляване на разходите. Въпреки че PERC отдавна е доминиращ избор в индустрията, сложният производствен процес и липсата на предимства при високи температури го правят по-малко конкурентен в сравнение с HJT.
Според доклада ITRPV 2019 се очаква HJT клетките да заемат 12% от пазарния дял до 2026 г. и 15% до 2029 г.
Слънчеви панели HJT от Maysun Solar
Свързани статии за HJT Technology
Научете повече за технологиите
