Mikä on HJT Aurinkosähkömoduulien teknologia
Mikä on HJT Technology?
- HJT-aurinkokennoissa käytetään kaksipuolista rakennetta, joka vangitsee tehokkaasti sekä suoran että sironneen valon molemmilta pinnoilta. Prosessi alkaa plasmalla tehostetulla kemiallisella höyrystyspinnoituksella (PECVD), jossa passiivointia varten levitetään erittäin ohut kerros piitä. Teksturoinnin ja pinnan puhdistamisen jälkeen yksikiteisen piikiekon etupuolelle lisätään P-tyypin piidioksidia, ja kääntöpuolelle levitetään N-tyypin piidioksidia vastaavalla menetelmällä.
- Tämän jälkeen läpinäkyvä johtava oksidi (TCO) ja metallikerrokset kerrostetaan molemmille pinnoille PVD-magnetronipölytystekniikalla.
- Viimeisessä vaiheessa käytetään uusinta metallointitekniikkaa, jolla luodaan tarkat metalliverkot kummallekin puolelle, mikä optimoi kennon sähköisen suorituskyvyn ja energiantuotantokyvyn.
HJT-aurinkokennojen rakenne
HJT-kennossa, joka on lyhenne sanoista Heterojunction with Intrinsic Thin Layer (HIT), on symmetrinen kaksipuolinen rakenne, joka on keskitetty N-tyypin kiteisen piiytimen ympärille. Etupuolelle kerrostetaan ensin luontainen amorfinen piiohutkalvo ja sen jälkeen P-tyypin amorfinen piiohutkalvo P-N-liitoksen muodostamiseksi. Takapuolelle kerrostetaan samalla tavoin luontainen amorfinen piiohutkalvo ja N-tyypin amorfinen piiohutkalvo, jotka muodostavat takapintakentän.
Koska amorfisen piin johtavuus on heikko, kennon molemmille puolille levitetään läpinäkyviä johtavia oksideja (TCO) tehokkaan varauksen johtamisen helpottamiseksi. Prosessin lopuksi luodaan kaksipuoliset elektrodit käyttämällä tarkkaa silkkipainotekniikkaa, joka viimeistelee prosessin.
HJT-aurinkokennojen materiaalit ja komponentit
Heteroliitos-aurinkokennot perustuvat kolmeen keskeiseen materiaaliin: kiteiseen piihin (c-Si), amorfiseen piihin (a-Si) ja indiumtinaoksidiin (ITO), joilla kullakin on ratkaiseva merkitys niiden rakenteeseen ja suorituskykyyn.
Kiteinen pii (c-Si)
Kiteinen pii on aurinkosähköteollisuuden kulmakivi, jota käytetään laajalti kiekkoina aurinkokennojen valmistuksessa. HJT:n aurinkokennoissa käytetään vain yksikiteistä piitä, koska sen puhtaus ja hyötysuhde ovat ylivoimaisia, mikä tekee siitä ihanteellisen korkean suorituskyvyn sovelluksiin.Amorfinen pii (a-Si)
Amorfinen pii nousi 1970-luvulla esiin sopivana materiaalina ohutkalvovalosähkötekniikassa. Vaikka se sisältää luonnostaan tiheysvirheitä, ne poistetaan hydratoimalla, jolloin saadaan hydrattua amorfista piitä (a-Si:H). Tämä modifiointi parantaa sen kaistanleveyttä ja seostuskykyä, mikä tekee siitä välttämättömän komponentin HJT-kennojen tuotannossa.Indiumtinaoksidi (ITO)
Indiumtinaoksidi on suositeltavin materiaali HJT-aurinkokennojen läpinäkyvän johtavan oksidikerroksen (TCO) valmistuksessa. ITO on tunnettu heijastuskyvystään ja sähkönjohtavuudestaan, ja se parantaa optoelektronisten laitteiden suorituskykyä, sillä se toimii ratkaisevana kontaktikerroksena. Sen tarkka laskeutuminen on elintärkeää HJT-aurinkokennojen hyötysuhteen maksimoimiseksi.
Miten HJT-aurinkokennot toimivat?
Heterojunktion aurinkokennojen toimintaperiaate
Heteroliitos-aurinkokennojen toiminta perustuu aurinkosähköilmiöön, kuten muissakin aurinkotekniikoissa. Niiden ainutlaatuisena erona on kolmikerroksisen absorptiomateriaalin käyttö, jossa yhdistyvät ohutkalvo- ja perinteinen aurinkosähköinen rakenne. Kun moduulin liittimiin kytketään kuorma, fotonit muunnetaan sähköenergiaksi, jolloin syntyy virta, joka kulkee kuorman läpi.
Fotonien absorptio ja elektroni-aukkoparien muodostuminen
P-N-liitokseen osuvat fotonit herättävät elektroneja, jotka siirtyvät johtokaistalle ja muodostavat elektroni-aukkopareja (e-h). Nämä elektronit kerätään P-koostumukselliseen kerrokseen liitettyihin liittimiin, jolloin syntyy virta, joka kulkee kuorman läpi. Kun virtapiiri on päättynyt, elektronit palaavat kennon takakoskettimeen ja yhdistyvät uudelleen reikien kanssa, jolloin e-h-sykli päättyy. Tämä jatkuva sykli mahdollistaa sähköntuotannon.
Pintarekombinaation vähentäminen
Pintarekombinaatio, ilmiö, jossa elektronit muodostavat parin reikien kanssa tavallisten c-Si-valokennojen pinnalla, rajoittaa niiden hyötysuhdetta estämällä elektronien osallistumisen virran kulkuun. Heteroliitoskennoissa tämä ongelma ratkaistaan sisällyttämällä niihin passivoiva ohutkalvo, joka on valmistettu laajemman kaistanleveyden omaavasta hydratusta amorfisesta piistä (a-Si:H). Tämä puskurikerros erottaa voimakkaasti rekombinoivat kontaktit kiekkokerroksista, jolloin varauksen virtaus mahdollistaa korkean jännitteen tuottamisen ja rekombinaatiohäviöt ovat mahdollisimman pienet.
Kolmikerroksinen fotonien absorptio
Heteroliitoskennoissa käytetään kaikkia kolmea puolijohdekerrosta muuttamaan fotonit sähköenergiaksi:
- Ulompi a-Si:H-kerros: Absorboi alkuperäiset fotonit ja muuntaa ne energiaksi.
- c-Si-kerros: Käsittelee suurimman osan fotonien muuntamisesta sen erinomaisen energiatehokkuuden ansiosta.
- Takana oleva a-Si:H-kerros: Muunnetaan jäljellä olevat fotonit, jolloin prosessi on valmis.
Tämän kolmivaiheisen fotonien absorptioprosessin ansiosta yksipuolisilla heterojunktion aurinkokennoilla voidaan saavuttaa jopa 26,7 prosentin hyötysuhde.
Heterojunktion edut（HJT） Teknologia
- Korkea hyötysuhde: Varustettu kehittyneillä heterojunction (HJT) -aurinkokennoilla ja puolikennotekniikalla, joiden ansiosta moduulien hyötysuhde on yli 22,87 %.
- Suurikokoiset solut: Käyttää 210 mm:n HJT-aurinkokennoja, jotka tarjoavat suuremman pinta-alan optimaalista auringonvalon imeytymistä ja suurempaa energiantuottoa kompaktissa rakenteessa.
- Vähäinen hajoaminen: Tämä varmistaa, että tehon heikkeneminen pysyy alle 11,1 prosentissa 30 vuoden ajan, mikä takaa pitkäaikaisen vakaan suorituskyvyn.
- Yksinkertaistettu valmistus: Virtaviivaistettu tuotantoprosessi, jossa on vain neljä päävaihetta – teksturointi, amorfisen piin laskeutuminen, TCO-laskeutuminen ja silkkipainatus – verrattuna monimutkaisempiin PERC- (10 vaihetta) ja TOPCon- (12-13 vaihetta) prosesseihin.
- Ohutkalvotekniikka: Yhdistää kiteisen piin ja amorfisen piin ohutkalvotekniikan, mikä takaa erinomaisen valon absorption ja erinomaisen passivoinnin.
- Vakaa korkean lämpötilan suorituskyky: Säilyttää alhaisen tehon lämpötilakertoimen -0,24 %/°C, mikä takaa minimaalisen tehohäviön ja tasaisen energiantuoton korkeissa lämpötiloissa.
Vyöruusu
Lisätehovoitto: HJT-kennot, joissa on symmetriset etu- ja takarakenteet ja optimoitu verkkomalli, saavuttavat yli 95 prosentin käyttöasteen takapuolella, mikä tuo yli 30 prosentin lisätehovoiton PERC- ja TOPCon-teknologioihin verrattuna.
Erinomainen suorituskyky hämärässä: HJT-kennot passivoivat tehokkaasti pintavikoja, mikä johtaa korkeampaan avoimen piirin jännitteeseen, laajempaan valon absorptioon ja nopeampaan käynnistymiseen hämärässä.
Matalan lämpötilan prosessi: Tämä vähentää lämpörasitusta ja estää kennojen vaurioitumisen korkeissa lämpötiloissa.
Ei solun leikkaamista: HJT-puolikennojen valmistuksessa vältetään kennojen leikkaaminen, mikä minimoi mikrosäröjen riskin ja säilyttää rakenteellisen eheyden.
Korkea joustavuus: Se vähentää mikrosäröjen todennäköisyyttä kuljetuksen ja asennuksen aikana ja parantaa aurinkosähköjärjestelmien luotettavuutta.
HJT-, TOPCon- ja PERC-tekniikan vertailu
Heterojunction (HJT) -aurinkopaneelit tuottavat suuren bifacial-tuoton ja poikkeuksellisen suorituskyvyn alhaisilla lämpötilakertoimilla, mikä maksimoi sähköntuotannon hyötysuhteen ja alentaa samalla sähkökustannuksia. Nämä paneelit soveltuvat erityisen hyvin Euroopan alueille, joilla on korkeat kesälämpötilat, ja ne soveltuvat erinomaisesti maatalouden aurinkosähköjärjestelmiin, aurinkoautokatoksiin ja aurinkosähköaitoihin.
| HJT | TOPCON | PERC | |
|---|---|---|---|
| Bifacialiteetti | 95% | 85% | 70% |
| Sähköntuotannon tehokkuus | 22.87% | 22.28% | 21.2% |
| Alustava suorituskyvyn heikkeneminen ensimmäisenä vuonna | 1% | 1.5% | 2% |
| Keskimääräinen vuotuinen suorituskyvyn heikkeneminen toisesta vuodesta alkaen. | 0.35% | 0.4% | 0.45% |
| Lämpötilakerroin | -0.243%/°C | -0.32%/℃ | -0.35%/℃ |
HJT-aurinkokennojen tulevaisuuden ennusteet
Koska heterojunction (HJT) -tekniikalla on lukuisia etuja, sen käyttöönoton odotetaan lisääntyvän useammissa yrityksissä lähitulevaisuudessa. Koska HJT:n valmistusprosessi vaatii neljä vaihetta vähemmän kuin PERC:n valmistusprosessi, HJT tarjoaa merkittäviä kustannussäästömahdollisuuksia. Vaikka PERC on pitkään ollut alan hallitseva valinta, sen monimutkainen tuotantoprosessi ja korkean lämpötilan suorituskykyyn liittyvien etujen puute heikentävät sen kilpailukykyä HJT:hen verrattuna.
ITRPV 2019 -raportin mukaan HJT-kennojen ennustetaan saavan 12 prosentin markkinaosuuden vuoteen 2026 mennessä ja 15 prosenttia vuoteen 2029 mennessä.
HJT aurinkopaneelit Maysun Solarilta
Aiheeseen liittyviä artikkeleita HJT Technologysta
