Τι είναι το HJT Τεχνολογία φωτοβολταϊκών μονάδων
Τι είναι η τεχνολογία HJT;
- Τα ηλιακά κύτταρα HJT χρησιμοποιούν μια δομή διπλής όψης που συλλαμβάνει αποτελεσματικά τόσο το άμεσο όσο και το σκεδαζόμενο φως και από τις δύο επιφάνειες. Η διαδικασία ξεκινά με χημική εναπόθεση ατμών με πλάσμα (PECVD), όπου εφαρμόζεται ένα εξαιρετικά λεπτό στρώμα ενδογενούς πυριτίου για παθητικοποίηση. Μετά την υφή και τον καθαρισμό της επιφάνειας, εισάγεται ντοπάρισμα πυριτίου τύπου P στην εμπρόσθια πλευρά του μονοκρυσταλλικού πλακιδίου πυριτίου, ενώ το ντοπάρισμα πυριτίου τύπου N εφαρμόζεται στην οπίσθια πλευρά με παρόμοια μέθοδο.
- Στη συνέχεια, εναποτίθενται στρώματα διαφανούς αγώγιμου οξειδίου (TCO) και μετάλλων και στις δύο επιφάνειες με την τεχνολογία PVD magnetron sputtering.
- Το τελικό στάδιο περιλαμβάνει σύγχρονες τεχνικές επιμετάλλωσης για τη δημιουργία ακριβών μεταλλικών πλεγμάτων σε κάθε πλευρά, βελτιστοποιώντας τις ηλεκτρικές επιδόσεις και τις δυνατότητες παραγωγής ενέργειας της κυψέλης.
Δομή των ηλιακών κυψελών HJT
Η κυψέλη HJT, συντομογραφία της λέξης Heterojunction with Intrinsic Thin Layer (που αναφέρεται επίσης ως HIT), διαθέτει μια συμμετρική δομή διπλής όψης με επίκεντρο έναν πυρήνα κρυσταλλικού πυριτίου τύπου Ν. Στην εμπρόσθια πλευρά, εναποτίθεται πρώτα ένα λεπτό στρώμα άμορφου πυριτίου ενδογενούς τύπου, ακολουθούμενο από ένα λεπτό στρώμα άμορφου πυριτίου τύπου P για τη δημιουργία της επαφής P-N. Στην πίσω πλευρά τοποθετείται ομοίως ένα λεπτό στρώμα ενδογενούς άμορφου πυριτίου και ένα λεπτό στρώμα άμορφου πυριτίου τύπου Ν, σχηματίζοντας το πεδίο της πίσω επιφάνειας.
Δεδομένου ότι το άμορφο πυρίτιο έχει χαμηλή αγωγιμότητα, εφαρμόζονται διαφανή αγώγιμα οξείδια (TCO) και στις δύο πλευρές της κυψέλης για να διευκολυνθεί η αποτελεσματική αγωγή φορτίου. Τέλος, τα ηλεκτρόδια διπλής όψης δημιουργούνται με τη χρήση ακριβούς τεχνολογίας μεταξοτυπίας, ολοκληρώνοντας τη διαδικασία.
Υλικά και συστατικά των ηλιακών κυψελών HJT
Οι ηλιακές κυψέλες ετεροεπαφής βασίζονται σε τρία βασικά υλικά: το κρυσταλλικό πυρίτιο (c-Si), το άμορφο πυρίτιο (a-Si) και το οξείδιο του κασσίτερου του ινδίου (ITO), καθένα από τα οποία παίζει κρίσιμο ρόλο στη δομή και την απόδοσή τους.
Κρυσταλλικό πυρίτιο (c-Si)
Το κρυσταλλικό πυρίτιο είναι ο ακρογωνιαίος λίθος της φωτοβολταϊκής βιομηχανίας, που χρησιμοποιείται ευρέως σε μορφή πλακιδίων για την κατασκευή ηλιακών κυττάρων. Στις ηλιακές κυψέλες HJT χρησιμοποιείται μόνο μονοκρυσταλλικό πυρίτιο λόγω της ανώτερης καθαρότητας και απόδοσης, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για εφαρμογές υψηλής απόδοσης.Άμορφο πυρίτιο (a-Si)
Το άμορφο πυρίτιο εμφανίστηκε τη δεκαετία του 1970 ως κατάλληλο υλικό για τη φωτοβολταϊκή τεχνολογία λεπτών υμενίων. Αν και περιέχει φυσικά ατέλειες πυκνότητας, αυτές επιλύονται με υδρογόνωση, με αποτέλεσμα το υδρογονωμένο άμορφο πυρίτιο (a-Si:H). Αυτή η τροποποίηση βελτιώνει το χάσμα ζώνης και την ικανότητα ντοπαρίσματος, καθιστώντας το απαραίτητο συστατικό στην παραγωγή κυψελών HJT.Indium Tin Oxide (ITO)
Το Indium Tin Oxide είναι το προτιμώμενο υλικό για το στρώμα διαφανούς αγώγιμου οξειδίου (TCO) στις ηλιακές κυψέλες HJT. Γνωστό για την ανακλαστικότητά του και την ηλεκτρική του αγωγιμότητα, το ΙΤΟ ενισχύει την απόδοση των οπτοηλεκτρονικών διατάξεων, χρησιμεύοντας ως κρίσιμο στρώμα επαφής. Η ακριβής εναπόθεσή του είναι ζωτικής σημασίας για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης των ηλιακών κυψελών HJT.
Πώς λειτουργούν τα ηλιακά κύτταρα HJT;
Αρχή λειτουργίας των ηλιακών κυψελών ετεροεπαφής
Οι ηλιακές κυψέλες ετεροεπαφής λειτουργούν με βάση το φωτοβολταϊκό φαινόμενο, όπως και άλλες ηλιακές τεχνολογίες. Η μοναδική τους διάκριση έγκειται στη χρήση ενός απορροφητικού υλικού τριπλού στρώματος που συνδυάζει λεπτό υμένιο και παραδοσιακά φωτοβολταϊκά σχέδια. Όταν ένα φορτίο συνδέεται στους ακροδέκτες της μονάδας, τα φωτόνια μετατρέπονται σε ηλεκτρική ενέργεια, δημιουργώντας ρεύμα που διαρρέει το φορτίο.
Απορρόφηση φωτονίων και δημιουργία ζεύγους ηλεκτρονίων-οπών
Τα φωτόνια που προσπίπτουν στην ένωση P-N διεγείρουν τα ηλεκτρόνια, μετακινώντας τα στη ζώνη αγωγιμότητας και σχηματίζοντας ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών (e-h). Αυτά τα ηλεκτρόνια συλλέγονται από ακροδέκτες που συνδέονται με το στρώμα με πρόσμιξη Ρ, δημιουργώντας ρεύμα που διαρρέει το φορτίο. Μετά την ολοκλήρωση του κυκλώματος, τα ηλεκτρόνια επιστρέφουν στην οπίσθια επαφή της κυψέλης και επανασυνδέονται με οπές, κλείνοντας τον κύκλο e-h. Αυτός ο συνεχής κύκλος επιτρέπει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Μείωση του επιφανειακού ανασυνδυασμού
Ο επιφανειακός ανασυνδυασμός, ένα φαινόμενο όπου τα ηλεκτρόνια ζευγαρώνουν με οπές στην επιφάνεια των τυπικών φωτοβολταϊκών στοιχείων c-Si, περιορίζει την απόδοσή τους, εμποδίζοντας τα ηλεκτρόνια να συμβάλλουν στη ροή του ρεύματος. Οι κυψέλες ετεροεπαφής ξεπερνούν αυτό το πρόβλημα με την ενσωμάτωση ενός παθητικού λεπτού υμενίου από υδρογονωμένο άμορφο πυρίτιο (a-Si:H) με ευρύτερο χάσμα ζώνης. Αυτό το ρυθμιστικό στρώμα διαχωρίζει τις επαφές με υψηλή επανασύνδεση από τα στρώματα του πλακιδίου, επιτρέποντας τη ροή φορτίου για τη δημιουργία υψηλής τάσης, ενώ ελαχιστοποιεί τις απώλειες επανασύνδεσης.
Απορρόφηση φωτονίων τριών στρωμάτων
Οι κυψέλες ετεροεπαφής χρησιμοποιούν και τα τρία στρώματα ημιαγωγών για τη μετατροπή φωτονίων σε ηλεκτρική ενέργεια:
- Εξωτερικό στρώμα a-Si:H: Απορροφά τα αρχικά φωτόνια και τα μετατρέπει σε ενέργεια.
- Στρώμα c-Si: Διαχειρίζεται την πλειοψηφία της μετατροπής φωτονίων λόγω της ανώτερης ενεργειακής του απόδοσης.
- Πίσω στρώμα a-Si:H: Μετατρέπει τυχόν εναπομείναντα φωτόνια, ολοκληρώνοντας τη διαδικασία.
Αυτή η διαδικασία απορρόφησης φωτονίων σε τρία στάδια επιτρέπει στις ηλιακές κυψέλες ετεροεπαφής μίας όψης να επιτύχουν αποδόσεις που φτάνουν το 26,7%.
Πλεονεκτήματα του Heterojunction（HJT） Τεχνολογία
- Υψηλή απόδοση: Εξοπλισμένο με προηγμένες ηλιακές κυψέλες ετεροεπαφής (HJT) και τεχνολογία ημι-κυψέλης, επιτυγχάνοντας αποδόσεις μονάδων που υπερβαίνουν το 22,87%.
- Κύτταρα μεγάλου μεγέθους: Χρησιμοποιεί ηλιακές κυψέλες HJT 210 mm, προσφέροντας μεγαλύτερη επιφάνεια για βέλτιστη απορρόφηση του ηλιακού φωτός και αυξημένη παραγωγή ενέργειας σε συμπαγή σχεδιασμό.
- Χαμηλή υποβάθμιση: που εξαλείφει τα φαινόμενα LID, LeTID και PID, εξασφαλίζοντας ότι η υποβάθμιση της ισχύος παραμένει κάτω από 11,1% για 30 χρόνια για μακροπρόθεσμα σταθερή απόδοση.
- Απλοποιημένη κατασκευή: Σε σύγκριση με τις πιο πολύπλοκες διαδικασίες PERC (10 βήματα) και TOPCon (12-13 βήματα).
- Τεχνολογία λεπτών υμενίων: Συνδυάζει τεχνολογίες κρυσταλλικού πυριτίου με τεχνολογίες λεπτών υμενίων άμορφου πυριτίου, παρέχοντας ανώτερη απορρόφηση φωτός και εξαιρετική παθητικότητα.
- Σταθερή απόδοση σε υψηλές θερμοκρασίες: Διατηρεί χαμηλό συντελεστή θερμοκρασίας ισχύος -0,24%/°C, εξασφαλίζοντας ελάχιστη απώλεια ισχύος και σταθερή παραγωγή ενέργειας σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας.
Shingled
Πρόσθετο κέρδος ισχύος: Οι κυψέλες HJT, με συμμετρικές δομές εμπρός και πίσω και βελτιστοποιημένο σχεδιασμό πλέγματος, επιτυγχάνουν ποσοστό χρήσης της πίσω πλευράς που υπερβαίνει το 95%, παρέχοντας πάνω από 30% πρόσθετο κέρδος ισχύος σε σύγκριση με τις τεχνολογίες PERC και TOPCon.
Εξαιρετική απόδοση σε χαμηλό φωτισμό: Με την ενσωμάτωση ενός εγγενούς λεπτού φιλμ (i-a-Si:H) μεταξύ κρυσταλλικού και ντοπαρισμένου πυριτίου, τα κύτταρα HJT παθητικοποιούν αποτελεσματικά τις επιφανειακές ατέλειες, με αποτέλεσμα υψηλότερη τάση ανοιχτού κυκλώματος, ευρύτερη απορρόφηση φωτός και ταχύτερη εκκίνηση σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού.
Διαδικασία χαμηλής θερμοκρασίας: επιτρέπει θερμοκρασίες συγκόλλησης κάτω των 250°C, μειώνοντας τη θερμική καταπόνηση και αποτρέποντας τη βλάβη των κυψελών από υψηλές θερμοκρασίες.
Όχι κοπή κυττάρων: Ελαχιστοποιώντας τους κινδύνους μικρορωγμών και διατηρώντας τη δομική ακεραιότητα.
Υψηλή ευελιξία: Η προηγμένη δομή των κυψελών HJT ενισχύει την ευελιξία, μειώνοντας την πιθανότητα μικρορωγμών κατά τη μεταφορά και την εγκατάσταση και βελτιώνοντας την αξιοπιστία των συστημάτων ηλιακής ενέργειας.
Σύγκριση των τεχνολογιώνHJT, TOPCon και PERC
Οι ηλιακοί συλλέκτες με ετεροεπαφή (HJT) παρέχουν υψηλή διφασική απόδοση και εξαιρετική απόδοση με χαμηλούς συντελεστές θερμοκρασίας, μεγιστοποιώντας την απόδοση της παραγωγής ενέργειας και μειώνοντας παράλληλα το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτά τα πάνελ είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για ευρωπαϊκές περιοχές με αυξημένες καλοκαιρινές θερμοκρασίες και βρίσκουν ιδανικές εφαρμογές σε γεωργικά φωτοβολταϊκά, ηλιακά πάρκινγκ και φωτοβολταϊκούς φράχτες.
| HJT | TOPCON | PERC | |
|---|---|---|---|
| Διπροσωπικότητα | 95% | 85% | 70% |
| Αποδοτικότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας | 22.87% | 22.28% | 21.2% |
| Αρχική υποβάθμιση των επιδόσεων κατά το πρώτο έτος | 1% | 1.5% | 2% |
| Μέση ετήσια υποβάθμιση των επιδόσεων από το δεύτερο έτος | 0.35% | 0.4% | 0.45% |
| Συντελεστής θερμοκρασίας | -0.243%/°C | -0.32%/℃ | -0.35%/℃ |
Μελλοντικές προβλέψεις για τα ηλιακά κύτταρα HJT
Δεδομένων των πολυάριθμων πλεονεκτημάτων της τεχνολογίας ετεροεπαφής (HJT), η υιοθέτησή της από περισσότερες εταιρείες αναμένεται να αυξηθεί στο εγγύς μέλλον. Με μια διαδικασία κατασκευής που απαιτεί τέσσερα βήματα λιγότερα από την PERC, η HJT προσφέρει σημαντικές δυνατότητες εξοικονόμησης κόστους. Ενώ το PERC αποτελεί εδώ και καιρό κυρίαρχη επιλογή στον κλάδο, η πολύπλοκη διαδικασία παραγωγής του και η έλλειψη πλεονεκτημάτων απόδοσης σε υψηλές θερμοκρασίες το καθιστούν λιγότερο ανταγωνιστικό σε σύγκριση με το HJT.
Σύμφωνα με την έκθεση ITRPV 2019, οι κυψέλες HJT αναμένεται να καταλάβουν το 12% του μεριδίου αγοράς έως το 2026 και το 15% έως το 2029.
Ηλιακά πάνελ HJT από την Maysun Solar
Σχετικά άρθρα σχετικά με την τεχνολογία HJT
Μάθετε περισσότερα Τεχνολογία
