Co je HJT Technologie fotovoltaických modulů
Co je technologie HJT?
- Solární články HJT využívají oboustrannou strukturu, která účinně zachycuje přímé i rozptýlené světlo z obou povrchů. Proces začíná plazmatickou chemickou depozicí z par (PECVD), při níž se pro pasivaci nanese ultratenká vrstva vlastního křemíku. Po texturování a vyčištění povrchu se na přední stranu monokrystalické křemíkové destičky zavede křemíková přísada typu P, zatímco na zadní stranu se podobnou metodou nanese křemíková přísada typu N.
- Poté se na oba povrchy nanesou vrstvy transparentního vodivého oxidu (TCO) a kovu pomocí technologie PVD magnetronového naprašování.
- Poslední krok zahrnuje nejmodernější metalizační techniky, které vytvářejí přesné kovové mřížky na každé straně, čímž se optimalizuje elektrický výkon článku a jeho schopnost vyrábět energii.
Struktura solárních článků HJT
Článek HJT, zkratka pro Heterojunction with Intrinsic Thin Layer (označovaný také jako HIT), má symetrickou oboustrannou strukturu soustředěnou kolem krystalického křemíkového jádra typu N. Na přední straně je nejprve nanesena vnitřní tenká vrstva amorfního křemíku a poté tenká vrstva amorfního křemíku typu P, která vytváří přechod P-N. Na zadní straně je podobně nanesena vnitřní tenká vrstva amorfního křemíku a tenká vrstva amorfního křemíku typu N, která vytváří zadní povrchové pole.
Protože amorfní křemík má nízkou vodivost, jsou na obou stranách článku použity průhledné vodivé oxidy (TCO), které usnadňují efektivní vedení náboje. Nakonec jsou pomocí přesné technologie sítotisku vytvořeny oboustranné elektrody, čímž je proces dokončen.
Materiály a součásti solárních článků HJT
Solární články s heterojunkcí se opírají o tři základní materiály: krystalický křemík (c-Si), amorfní křemík (a-Si) a oxid india a cínu (ITO), z nichž každý hraje rozhodující roli v jejich struktuře a výkonu.
Krystalický křemík (c-Si)
Krystalický křemík je základním kamenem fotovoltaického průmyslu, široce používaný ve formě destiček pro výrobu solárních článků. V solárních článcích HJT se používá pouze monokrystalický křemík díky jeho vynikající čistotě a účinnosti, což je ideální pro vysoce výkonné aplikace.Amorfní křemík (a-Si)
Amorfní křemík se objevil v 70. letech 20. století jako vhodný materiál pro tenkovrstvé fotovoltaické technologie. Ačkoli přirozeně obsahuje hustotní defekty, ty se odstraňují hydrogenací, čímž vzniká hydrogenovaný amorfní křemík (a-Si:H). Tato modifikace zlepšuje jeho pásovou propustnost a schopnost dopování, což z něj činí nepostradatelnou součást při výrobě HJT článků.Oxid india a cínu (ITO)
Oxid india a cínu je preferovaným materiálem pro průhlednou vodivou oxidovou vrstvu (TCO) v HJT solárních článcích. ITO je proslulý svou odrazivostí a elektrickou vodivostí, zvyšuje výkon optoelektronických zařízení a slouží jako klíčová kontaktní vrstva. Její přesné nanášení je nezbytné pro maximalizaci účinnosti HJT solárních článků.
Jak fungují solární články HJT?
Princip fungování heterojunkčních solárních článků
Heterojunction solární články fungují na základě fotovoltaického efektu, podobně jako jiné solární technologie. Jejich jedinečnost spočívá v použití třívrstvého absorpčního materiálu, který kombinuje tenkovrstvý a tradiční fotovoltaický design. Když je ke svorkám modulu připojena zátěž, fotony se přemění na elektrickou energii a vytvoří proud, který protéká zátěží.
Absorpce fotonů a tvorba párů elektron-díra
Fotony dopadající na přechod P-N excitují elektrony, přesouvají je do vodivostního pásu a vytvářejí páry elektron-díra (e-h). Tyto elektrony se shromažďují na svorkách připojených k vrstvě dopované P a vytvářejí proud, který protéká zátěží. Po dokončení obvodu se elektrony vrátí k zadnímu kontaktu článku a rekombinují s dírami, čímž se cyklus e-h uzavře. Tento nepřetržitý cyklus umožňuje výrobu elektřiny.
Snížení povrchové rekombinace
Povrchová rekombinace, jev, při kterém se elektrony párují s dírami na povrchu standardních fotovoltaických článků c-Si, omezuje jejich účinnost tím, že zabraňuje elektronům přispívat k toku proudu. Heterojunction články tento problém překonávají tím, že obsahují pasivační tenkou vrstvu z hydrogenovaného amorfního křemíku (a-Si:H) s širším pásmovým rozpětím. Tato vyrovnávací vrstva odděluje vysoce rekombinační kontakty od vrstev destičky, což umožňuje tok náboje pro generování vysokého napětí a zároveň minimalizuje rekombinační ztráty.
Třívrstvá absorpce fotonů
Heterojunction články využívají všechny tři polovodičové vrstvy k přeměně fotonů na elektrickou energii:
- Vnější vrstva a-Si:H: Absorbuje počáteční fotony a přeměňuje je na energii.
- vrstva c-Si: Díky své vynikající energetické účinnosti zvládá většinu přeměny fotonů.
- Zadní vrstva a-Si:H: Přeměňuje zbývající fotony a dokončuje proces.
Tento třístupňový proces absorpce fotonů umožňuje jednostranným solárním článkům s heteropřechodem dosáhnout účinnosti až 26,7 %.
Výhody heteropřechodu（HJT） Technologie
- Vysoká účinnost: Vybaveny pokročilými solárními články s heteropřechodem (HJT) a technologií polovičních článků, které dosahují účinnosti přesahující 22,87 %.
- Velké buňky: Využívá 210mm solární články HJT, které nabízejí větší plochu pro optimální absorpci slunečního světla a vyšší energetický výkon v kompaktním provedení.
- Nízká degradace: Díky nepolarizujícímu filmu TCO, který eliminuje efekty LID, LeTID a PID, zůstává degradace výkonu po dobu 30 let nižší než 11,1 % a zajišťuje dlouhodobě stabilní výkon.
- Zjednodušená výroba: V porovnání se složitějšími procesy PERC (10 kroků) a TOPCon (12-13 kroků) je zjednodušený výrobní proces tvořen pouze čtyřmi hlavními kroky: texturování, nanášení amorfního křemíku, nanášení TCO a sítotisk.
- Tenkovrstvá technologie: Křemíková technologie: kombinuje krystalický křemík s amorfní křemíkovou tenkovrstvou technologií, která zajišťuje vynikající absorpci světla a vynikající pasivaci.
- Stabilní výkon při vysokých teplotách: Udržuje nízký teplotní koeficient výkonu -0,24 %/°C, což zajišťuje minimální ztráty výkonu a stálý energetický výkon v prostředí s vysokými teplotami.
Šindelová střecha
Další nárůst výkonu: Články HJT se symetrickou přední a zadní strukturou a optimalizovanou konstrukcí mřížky dosahují míry využití zadní strany přesahující 95 %, což přináší více než 30% nárůst výkonu ve srovnání s technologiemi PERC a TOPCon.
Vynikající výkon při slabém osvětlení: HJT články účinně pasivují povrchové defekty, což vede k vyššímu napětí při otevřeném obvodu, širší absorpci světla a rychlejšímu spuštění při slabém osvětlení.
Nízkoteplotní proces: Tenká vrstva na bázi křemíku použitá k vytvoření pn-spoje umožňuje pájení při teplotách nižších než 250 °C, což snižuje tepelné namáhání a zabraňuje poškození článků při vysokých teplotách.
Žádné řezání buněk: Výroba polovičních buněk HJT se vyhýbá řezání buněk, čímž se minimalizuje riziko vzniku mikrotrhlin a zachovává se strukturální integrita.
Vysoká flexibilita: Pokročilá struktura článků HJT zvyšuje flexibilitu, snižuje pravděpodobnost vzniku mikrotrhlin při přepravě a instalaci a zvyšuje spolehlivost solárních systémů.
Srovnání technologií HJT, TOPCon a PERC
Heterojunction (HJT) solární panely poskytují vysoký bifaciální výkon a výjimečný výkon s nízkými teplotními koeficienty, čímž maximalizují účinnost výroby energie a zároveň snižují náklady na elektřinu. Tyto panely jsou obzvláště vhodné pro evropské oblasti se zvýšenými letními teplotami a nacházejí ideální uplatnění v zemědělské fotovoltaice, solárních přístřešcích pro auta a fotovoltaických plotech.
| HJT | TOPCON | PERC | |
|---|---|---|---|
| Bifacialita | 95% | 85% | 70% |
| Účinnost výroby energie | 22.87% | 22.28% | 21.2% |
| Počáteční zhoršení výkonu v prvním roce | 1% | 1.5% | 2% |
| Průměrné roční zhoršení výkonnosti od druhého roku | 0.35% | 0.4% | 0.45% |
| Teplotní koeficient | -0.243%/°C | -0.32%/℃ | -0.35%/℃ |
Budoucí prognóza pro solární články HJT
Vzhledem k četným výhodám technologie heteropřechodů (HJT) se očekává, že ji v blízké budoucnosti přijme více společností. Díky výrobnímu procesu, který vyžaduje o čtyři kroky méně než PERC, nabízí HJT významný potenciál úspory nákladů. Zatímco PERC je již dlouho dominantní volbou v tomto odvětví, jeho složitý výrobní proces a nedostatek vysokoteplotních výkonnostních výhod jej činí méně konkurenceschopným ve srovnání s HJT.
Podle zprávy ITRPV 2019 se předpokládá, že do roku 2026 získají HJT články 12 % a do roku 2029 15 % podílu na trhu.
Solární panely HJT od společnosti Maysun Solar
Související články o technologii HJT
Další informace Technologie
