Wat is HJT Fotovoltaïsche module technologie
Wat is HJT Technologie?
- HJT-zonnecellen maken gebruik van een dubbelzijdige structuur die zowel direct als verstrooid licht van beide oppervlakken efficiënt opvangt. Het proces begint met Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD), waarbij een ultradunne laag intrinsiek silicium wordt aangebracht voor passivering. Na texturering en oppervlaktereiniging wordt siliciumdopering van het P-type aangebracht aan de voorkant van de monokristallijne siliciumwafer, terwijl siliciumdopering van het N-type wordt aangebracht aan de achterkant met behulp van een vergelijkbare methode.
- Hierna worden transparante geleidende oxide (TCO) en metaallagen op beide oppervlakken afgezet met PVD magnetron sputtering technologie.
- De laatste stap omvat geavanceerde metallisatietechnieken om nauwkeurige metalen roosters te maken aan elke zijde, waardoor de elektrische prestaties en energieopwekkingsmogelijkheden van de cel worden geoptimaliseerd.
Structuur van HJT zonnecellen
De HJT-cel, kort voor Heterojunctie met Intrinsieke Dunne Laag (ook HIT genoemd), heeft een symmetrische dubbelzijdige structuur rond een N-type kristallijne siliciumkern. Aan de voorkant wordt eerst een intrinsieke amorfe siliciumdunne laag afgezet, gevolgd door een P-type amorfe siliciumdunne laag om de P-N junctie tot stand te brengen. De achterkant is op dezelfde manier gelaagd met een intrinsieke amorfe silicium dunne film en een N-type amorfe silicium dunne film, die het achtervlak vormt.
Omdat amorf silicium een laag geleidingsvermogen heeft, worden aan beide zijden van de cel transparante geleidende oxides (TCO) aangebracht om een efficiënte geleiding van de lading te vergemakkelijken. Ten slotte worden dubbelzijdige elektroden gemaakt met behulp van nauwkeurige zeefdruktechnologie, waarmee het proces wordt voltooid.
Materialen en onderdelen van HJT zonnecellen
Heterojunctie zonnecellen zijn gebaseerd op drie essentiële materialen: kristallijn silicium (c-Si), amorf silicium (a-Si) en Indium Tin Oxide (ITO), die elk een cruciale rol spelen in hun structuur en prestaties.
Kristallijn silicium (c-Si)
Kristallijn silicium is de hoeksteen van de fotovoltaïsche industrie en wordt veel gebruikt in de vorm van wafers voor de productie van zonnecellen. In HJT zonnecellen wordt alleen monokristallijn silicium gebruikt vanwege de superieure zuiverheid en efficiëntie, waardoor het ideaal is voor toepassingen met hoge prestaties.Amorf silicium (a-Si)
Amorf silicium kwam in de jaren 1970 op als een geschikt materiaal voor dunne-film fotovoltaïsche technologie. Hoewel het van nature dichtheidsdefecten bevat, worden deze opgelost door hydrogenatie, wat resulteert in gehydrogeneerd amorf silicium (a-Si:H). Deze modificatie verbetert de bandkloof en de mogelijkheid tot doping, waardoor het een onmisbare component wordt bij de productie van HJT-cellen.Indiumtinoxide (ITO)
Indiumtinoxide is het materiaal bij uitstek voor de transparante geleidende oxidelaag (TCO-laag) in HJT-zonnecellen. ITO staat bekend om zijn reflectievermogen en elektrische geleidbaarheid en verbetert de prestaties van opto-elektronische apparaten als een cruciale contactlaag. De nauwkeurige depositie ervan is essentieel voor het maximaliseren van de efficiëntie van HJT-zonnecellen.
Hoe werken HJT zonnecellen?
Werkingsprincipe van Heterojunctie zonnecellen
Heterojunctie zonnecellen werken op basis van het fotovoltaïsch effect, vergelijkbaar met andere zonnetechnologieën. Hun unieke onderscheid ligt in het gebruik van een drielaags absorberend materiaal dat dunne film en traditionele fotovoltaïsche ontwerpen combineert. Wanneer een belasting wordt aangesloten op de aansluitingen van de module, worden fotonen omgezet in elektrische energie, waardoor een stroom ontstaat die door de belasting stroomt.
Fotonenabsorptie en elektron-gatpaargeneratie
Fotonen die op de P-N junctie vallen, exciteren elektronen, waardoor ze in de geleidingsband terechtkomen en elektron-gatparen (e-h) vormen. Deze elektronen worden verzameld door aansluitklemmen die verbonden zijn met de P-gedoteerde laag, waardoor een stroom wordt opgewekt die door de belasting stroomt. Nadat het circuit is voltooid, keren de elektronen terug naar het achtercontact van de cel en recombineren ze met gaten, waardoor de e-h-cyclus wordt afgesloten. Deze continue cyclus maakt het mogelijk om elektriciteit op te wekken.
Vermindering van oppervlakte-recombinatie
Oppervlakte-recombinatie, een fenomeen waarbij elektronen paren met gaten op het oppervlak van standaard c-Si fotovoltaïsche cellen, beperkt hun efficiëntie door te voorkomen dat elektronen bijdragen aan de stroomdoorgang. Heterojunctiecellen ondervangen dit probleem door een passiverende dunne film op te nemen van gehydrogeneerd amorf silicium (a-Si:H) met een bredere bandkloof. Deze bufferlaag scheidt sterk recombinerende contacten van wafellagen, waardoor de lading kan stromen om een hoge spanning te genereren terwijl recombinatieverliezen worden geminimaliseerd.
Drie-laagse fotonabsorptie
Heterojunctiecellen maken gebruik van alle drie de halfgeleiderlagen om fotonen om te zetten in elektrische energie:
- Buitenste a-Si:H-laag: Absorbeert de eerste fotonen en zet ze om in energie.
- c-Si-laag: Verzorgt het grootste deel van de fotonomzetting dankzij de superieure energie-efficiëntie.
- Achterste a-Si:H-laag: Zet overgebleven fotonen om en voltooit het proces.
Dankzij dit driestaps fotonenabsorptieproces kunnen enkelzijdige heterojunctiezonnecellen een efficiëntie bereiken die kan oplopen tot 26,7%.
Voordelen van Heterojunctie (HJT) Technologie
- Hoog rendement: Uitgerust met geavanceerde heterojunctie (HJT) zonnecellen en halfceltechnologie, met een module-efficiëntie van meer dan 22,87%.
- Cellen van groot formaat: Gebruikt HJT-zonnecellen van 210 mm, die een groter oppervlak bieden voor optimale absorptie van zonlicht en een grotere energie-output in een compact ontwerp.
- Lage degradatie: Voorzien van een niet-polariserende TCO-film die LID-, LeTID- en PID-effecten elimineert en ervoor zorgt dat de vermogensdegradatie gedurende 30 jaar onder 11,1% blijft voor langdurige stabiele prestaties.
- Vereenvoudigde productie: Gestroomlijnd productieproces met slechts vier belangrijke stappen – texturering, afzetting van amorf silicium, afzetting van TCO en zeefdrukken – in vergelijking met de complexere PERC- (10 stappen) en TOPCon-processen (12-13 stappen).
- Dunne-film technologie: Combineert kristallijn silicium met amorfe dunne-film siliciumtechnologieën en levert superieure lichtabsorptie en uitstekende passivering.
- Stabiele prestaties bij hoge temperaturen: Behoudt een lage vermogenstemperatuurcoëfficiënt van -0,24%/°C, waardoor een minimaal vermogensverlies en een consistente energie-output in omgevingen met hoge temperaturen wordt gegarandeerd.
Gegoten
Extra vermogenswinst: HJT-cellen, met symmetrische voor- en achterstructuren en geoptimaliseerd rasterontwerp, bereiken een bezettingsgraad aan de achterkant van meer dan 95%, wat meer dan 30% extra vermogenswinst oplevert in vergelijking met PERC- en TOPCon-technologieën.
Superieure prestaties bij weinig licht: Door een intrinsieke dunne film (i-a-Si:H) tussen kristallijne en gedoteerde siliciumlagen te plaatsen, passiveren HJT-cellen effectief oppervlaktedefecten, wat resulteert in een hogere open-circuit spanning, bredere lichtabsorptie en snellere opstart bij weinig licht.
Proces bij lage temperatuur: De dunne film op siliciumbasis die wordt gebruikt om de pn-overgang te vormen, maakt soldeertemperaturen onder 250°C mogelijk, waardoor de thermische stress afneemt en schade aan de cellen door hoge temperaturen wordt voorkomen.
Geen celsnijden: HJT halfcel productie vermijdt snijden in cellen, minimaliseert het risico op microscheurtjes en behoudt de structurele integriteit.
Hoge flexibiliteit: De geavanceerde structuur van HJT-cellen verbetert de flexibiliteit, waardoor de kans op microscheurtjes tijdens transport en installatie afneemt en de betrouwbaarheid van zonne-energiesystemen toeneemt.
Vergelijking van HJT, TOPCon en PERC technologie
Heterojunctie (HJT) zonnepanelen leveren een hoge bifaciale output en uitzonderlijke prestaties met lage temperatuurcoëfficiënten, waardoor de efficiëntie van de stroomopwekking wordt gemaximaliseerd en de elektriciteitskosten worden verlaagd. Deze panelen zijn bijzonder geschikt voor Europese regio’s met hoge zomertemperaturen en vinden ideale toepassingen in fotovoltaïsche panelen voor de landbouw, zonnecarports en fotovoltaïsche hekken.
| HJT | TOPCON | PERC | |
|---|---|---|---|
| Bifacialiteit | 95% | 85% | 70% |
| Energieopwekkingsefficiëntie | 22.87% | 22.28% | 21.2% |
| Initiële prestatievermindering in het eerste jaar | 1% | 1.5% | 2% |
| Gemiddelde jaarlijkse prestatievermindering vanaf het tweede jaar | 0.35% | 0.4% | 0.45% |
| Temperatuurcoëfficiënt | -0.243%/°C | -0.32%/℃ | -0.35%/℃ |
Toekomstvoorspelling voor HJT zonnecellen
Gezien de vele voordelen van de heterojunction (HJT) technologie wordt verwacht dat deze in de nabije toekomst door steeds meer bedrijven zal worden toegepast. Met een productieproces dat vier stappen minder vergt dan PERC, biedt HJT een aanzienlijk kostenbesparingspotentieel. Hoewel PERC lang een dominante keuze is geweest in de industrie, maken het complexe productieproces en het gebrek aan prestatievoordelen bij hoge temperaturen het minder concurrerend in vergelijking met HJT.
Volgens het ITRPV 2019-rapport zullen HJT-cellen naar verwachting 12% van het marktaandeel veroveren in 2026 en 15% in 2029.
Gerelateerde artikelen over HJT Technologie
Meer informatie Technologie
