Hva er HJT Teknologi for fotovoltaiske moduler
Hva er HJT Technology?
- HJT-solceller har en dobbeltsidig struktur som effektivt fanger opp både direkte og spredt lys fra begge overflater. Prosessen begynner med plasmaforsterket kjemisk dampdeponering (PECVD), der et ultratynt lag med iboende silisium påføres for passivering. Etter teksturering og overflaterengjøring tilføres P-type silisiumdoping på forsiden av den monokrystallinske silisiumskiven, mens N-type silisiumdoping påføres på baksiden ved hjelp av en lignende metode.
- Deretter avsettes gjennomsiktig ledende oksid (TCO) og metallag på begge overflater ved hjelp av PVD-magnetronforstøvningsteknologi.
- Det siste trinnet omfatter toppmoderne metalliseringsteknikker for å skape presise metallgitter på hver side, noe som optimaliserer cellens elektriske ytelse og energiproduksjon.
Strukturen til HJT-solceller
HJT-cellen, som er en forkortelse for Heterojunction with Intrinsic Thin Layer (også kalt HIT), har en symmetrisk dobbeltsidig struktur sentrert rundt en krystallinsk silisiumkjerne av N-typen. På forsiden er det først avsatt et tynt lag med iboende amorft silisium, etterfulgt av et tynt lag med amorft silisium av P-typen for å etablere P-N-overgangen. Baksiden er på samme måte lagdelt med en iboende amorf silisiumtynnfilm og en N-type amorf silisiumtynnfilm, som danner det bakre overflatefeltet.
Siden amorft silisium har lav ledningsevne, påføres transparente, ledende oksider (TCO) på begge sider av cellen for å legge til rette for effektiv ladeledning. Til slutt fullføres prosessen ved hjelp av presis silketrykkteknologi for å skape dobbeltsidige elektroder.
Materialer og komponenter i HJT-solceller
Heterojunksjonssolceller er avhengige av tre viktige materialer: krystallinsk silisium (c-Si), amorft silisium (a-Si) og indiumtinnoksid (ITO), som alle spiller en avgjørende rolle for solcellenes struktur og ytelse.
Krystallinsk silisium (c-Si)
Krystallinsk silisium er hjørnesteinen i solcelleindustrien, og brukes i stor utstrekning i form av wafere til produksjon av solceller. I HJT-solceller brukes kun monokrystallinsk silisium på grunn av dets overlegne renhet og effektivitet, noe som gjør det ideelt for applikasjoner med høy ytelse.Amorft silisium (a-Si)
Amorft silisium dukket opp på 1970-tallet som et egnet materiale for tynnfilmfotovoltaisk teknologi. Selv om det inneholder naturlige tetthetsdefekter, kan disse fjernes gjennom hydrogenering, noe som resulterer i hydrogenert amorft silisium (a-Si:H). Denne modifikasjonen forbedrer båndgapet og dopingkapasiteten, noe som gjør det til en uunnværlig komponent i produksjonen av HJT-celler.Indiumtinnoksid (ITO)
Indiumtinnoksid er det foretrukne materialet for det transparente, ledende oksidlaget (TCO) i HJT-solceller. ITO er kjent for sin refleksjonsevne og elektriske ledningsevne, og det forbedrer ytelsen til optoelektroniske enheter ved å fungere som et avgjørende kontaktlag. Nøyaktig deponering er avgjørende for å maksimere effektiviteten til HJT-solceller.
Hvordan fungerer HJT-solceller?
Arbeidsprinsipp for heterojunksjonssolceller
Heterojunction-solceller fungerer på samme måte som andre solcelleteknologier basert på den fotovoltaiske effekten. Det unike med dem er bruken av et trelags absorberende materiale som kombinerer tynnfilm og tradisjonell solcelledesign. Når en last kobles til modulens terminaler, omdannes fotonene til elektrisk energi og skaper en strøm som flyter gjennom lasten.
Fotonabsorpsjon og generering av elektronhullpar
Fotoner som treffer P-N-overgangen, eksiterer elektroner, flytter dem inn i ledningsbåndet og danner elektronhullpar (e-h). Disse elektronene samles opp av terminaler som er koblet til det P-dopede laget, og genererer en strøm som flyter gjennom lasten. Etter at kretsen er fullført, går elektronene tilbake til cellens bakre kontakt og rekombineres med hull, slik at e-h-syklusen lukkes. Denne kontinuerlige syklusen muliggjør strømproduksjon.
Redusere overflaterekombinasjon
Overflaterekombinasjon, et fenomen der elektroner danner par med hull på overflaten av standard c-Si-fotovoltaiske celler, begrenser effektiviteten ved å hindre elektroner i å bidra til strømflyten. Heterojunction-celler løser dette problemet ved å inkorporere en passiviserende tynnfilm laget av hydrogenert amorft silisium (a-Si:H) med et bredere båndgap. Dette bufferlaget skiller sterkt rekombinerende kontakter fra waferlagene, slik at ladestrømmen kan generere høy spenning samtidig som rekombinasjonstapene minimeres.
Trelags fotonabsorpsjon
Heterojunction-celler bruker alle de tre halvlederlagene til å omdanne fotoner til elektrisk energi:
- Ytre a-Si:H-lag: Absorberer de første fotonene og omdanner dem til energi.
- c-Si-lag: Håndterer størstedelen av fotonkonverteringen på grunn av sin overlegne energieffektivitet.
- Bakre a-Si:H-lag: Omdanner eventuelle gjenværende fotoner og fullfører prosessen.
Denne tretrinns fotonabsorpsjonsprosessen gjør det mulig å oppnå så høye virkningsgrader som 26,7 % for ensidige heterojunksjonssolceller.
Fordeler med Heterojunction (HJT) Teknologi
- Høy effektivitet: Utstyrt med avanserte heterojunction-solceller (HJT) og halvcelleteknologi, som gir en moduleffektivitet på over 22,87 %.
- Store celler: Bruker 210 mm HJT-solceller, noe som gir et større overflateareal for optimal absorpsjon av sollys og økt energiproduksjon i en kompakt design.
- Lav degradering: Har en ikke-polariserende TCO-film som eliminerer LID-, LeTID- og PID-effekter, noe som sikrer at effektforringelsen holder seg under 11,1 % over 30 år, noe som gir stabil ytelse på lang sikt.
- Forenklet produksjon: Strømlinjeformet produksjonsprosess med bare fire hovedtrinn – teksturering, deponering av amorft silisium, TCO-deponering og silketrykk – sammenlignet med de mer komplekse PERC- (10 trinn) og TOPCon-prosessene (12-13 trinn).
- Tynnfilmteknologi: Kombinerer krystallinsk silisium med tynnfilmteknologi for amorft silisium, noe som gir overlegen lysabsorpsjon og utmerket passivering.
- Stabil ytelse ved høye temperaturer: Opprettholder en lav effekttemperaturkoeffisient på -0,24 %/°C, noe som sikrer minimalt effekttap og jevn energiproduksjon i miljøer med høye temperaturer.
Helvetesild
Ekstra effektøkning: HJT-celler, med symmetrisk front- og bakstruktur og optimalisert rutenettdesign, oppnår en utnyttelsesgrad på baksiden på over 95 %, noe som gir over 30 % ekstra effektøkning sammenlignet med PERC- og TOPCon-teknologier.
Overlegen ytelse i svakt lys: Ved å inkorporere en iboende tynnfilm (i-a-Si:H) mellom krystallinske og dopede silisiumlag, passiverer HJT-celler effektivt overflatedefekter, noe som resulterer i høyere spenning i åpen krets, bredere lysabsorpsjon og raskere oppstart under dårlige lysforhold.
Prosess med lav temperatur: Den silisiumbaserte tynnfilmen som brukes til å danne pn-overgangen, tillater loddetemperaturer under 250 °C, noe som reduserer termisk stress og forhindrer skader på cellene ved høye temperaturer.
Ingen celleskjæring: HJT-produksjon av halvceller unngår cellekutting, noe som minimerer risikoen for mikrosprekker og opprettholder den strukturelle integriteten.
Høy fleksibilitet: HJT-cellenes avanserte struktur øker fleksibiliteten, reduserer sannsynligheten for mikrosprekker under transport og installasjon, og forbedrer påliteligheten til solenergisystemer.
Sammenligning av HJT-, TOPCon- og PERC-teknologi
Heterojunction (HJT)-solcellepaneler gir høy bifacial effekt og eksepsjonell ytelse med lave temperaturkoeffisienter, noe som maksimerer effektiviteten i kraftproduksjonen og samtidig reduserer strømkostnadene. Disse panelene er spesielt godt egnet for europeiske regioner med høye sommertemperaturer, og de er ideelle for solcelleanlegg i landbruket, carporter og solcellegjerder.
| HJT | TOPCON | PERC | |
|---|---|---|---|
| Bifacialitet | 95% | 85% | 70% |
| Effektivitet i kraftproduksjonen | 22.87% | 22.28% | 21.2% |
| Innledende ytelsesforringelse det første året | 1% | 1.5% | 2% |
| Gjennomsnittlig årlig resultatnedgang fra det andre året | 0.35% | 0.4% | 0.45% |
| Temperaturkoeffisient | -0.243%/°C | -0.32%/℃ | -0.35%/℃ |
Fremtidsprognoser for HJT-solceller
På grunn av de mange fordelene med heterojunction-teknologien (HJT) forventes det at flere selskaper vil ta den i bruk i nær fremtid. Med en produksjonsprosess som krever fire trinn mindre enn PERC, gir HJT et betydelig potensial for kostnadsbesparelser. PERC har lenge vært et dominerende valg i bransjen, men den kompliserte produksjonsprosessen og mangelen på ytelsesfordeler ved høye temperaturer gjør den mindre konkurransedyktig sammenlignet med HJT.
Ifølge ITRPV 2019-rapporten forventes HJT-celler å ta 12 % av markedsandelen innen 2026 og 15 % innen 2029.
HJT solcellepaneler fra Maysun Solar
Relaterte artikler om HJT Technology
