O que é a HJT Tecnologia de módulos fotovoltaicos
O que é a tecnologia HJT?
- As células solares HJT utilizam uma estrutura de dupla face que capta eficazmente tanto a luz direta como a luz dispersa de ambas as superfícies. O processo começa com a deposição de vapor químico enriquecido com plasma (PECVD), onde é aplicada uma camada ultrafina de silício intrínseco para passivação. Após a texturização e a limpeza da superfície, a dopagem de silício do tipo P é introduzida na parte da frente da bolacha de silício monocristalino, enquanto a dopagem de silício do tipo N é aplicada na parte de trás utilizando um método semelhante.
- Em seguida, são depositadas camadas de óxido condutor transparente (TCO) e de metal em ambas as superfícies utilizando a tecnologia de pulverização catódica magnetrónica PVD.
- O passo final envolve técnicas de metalização de ponta para criar grelhas metálicas precisas em cada lado, optimizando o desempenho elétrico da célula e as capacidades de produção de energia.
Estrutura das células solares HJT
A célula HJT, abreviatura de Heterojunction with Intrinsic Thin Layer (também designada por HIT), apresenta uma estrutura simétrica de dupla face centrada em torno de um núcleo de silício cristalino do tipo N. Na parte da frente, é depositada primeiro uma película fina de silício amorfo intrínseco, seguida de uma película fina de silício amorfo do tipo P para estabelecer a junção P-N. A parte de trás é revestida de forma semelhante com uma película fina de silício amorfo intrínseco e uma película fina de silício amorfo do tipo N, formando o campo da superfície traseira.
Uma vez que o silício amorfo tem baixa condutividade, são aplicados Óxidos Condutores Transparentes (TCO) em ambos os lados da célula para facilitar a condução eficiente da carga. Por fim, são criados eléctrodos de dupla face utilizando uma tecnologia precisa de impressão serigráfica, completando o processo.
Materiais e componentes das células solares HJT
As células solares de heterojunção baseiam-se em três materiais essenciais: silício cristalino (c-Si), silício amorfo (a-Si) e óxido de índio e estanho (ITO), desempenhando cada um deles um papel crítico na sua estrutura e desempenho.
Silício cristalino (c-Si)
O silício cristalino é a pedra angular da indústria fotovoltaica, amplamente utilizado sob a forma de bolachas para o fabrico de células solares. Nas células solares HJT, apenas o silício monocristalino é utilizado devido à sua pureza e eficiência superiores, tornando-o ideal para aplicações de elevado desempenho.Silício amorfo (a-Si)
O silício amorfo surgiu na década de 1970 como um material adequado para a tecnologia fotovoltaica de película fina. Embora contenha naturalmente defeitos de densidade, estes são resolvidos através da hidrogenação, resultando no silício amorfo hidrogenado (a-Si:H). Esta modificação melhora o seu bandgap e a sua capacidade de dopagem, tornando-o um componente indispensável na produção de células HJT.Óxido de estanho de índio (ITO)
O óxido de estanho de índio é o material preferido para a camada de óxido condutor transparente (TCO) em células solares HJT. Reconhecido pela sua refletividade e condutividade eléctrica, o ITO melhora o desempenho dos dispositivos optoelectrónicos, servindo como uma camada de contacto crucial. A sua deposição precisa é vital para maximizar a eficiência das células solares HJT.
Como é que as células solares HJT funcionam?
Princípio de funcionamento das células solares de heterojunção
As células solares de heterojunção funcionam com base no efeito fotovoltaico, à semelhança de outras tecnologias solares. A sua distinção única reside na utilização de um material absorvente de camada tripla que combina película fina e concepções fotovoltaicas tradicionais. Quando uma carga é ligada aos terminais do módulo, os fotões são convertidos em energia eléctrica, criando uma corrente que flui através da carga.
Absorção de fotões e geração de pares eletrão-buraco
Os fotões que atingem a junção P-N excitam os electrões, movendo-os para a banda de condução e formando pares eletrão-buraco (e-h). Estes electrões são recolhidos por terminais ligados à camada dopada com P, gerando uma corrente que flui através da carga. Após completar o circuito, os electrões regressam ao contacto posterior da célula e recombinam-se com os buracos, fechando o ciclo e-h. Este ciclo contínuo permite a produção de eletricidade.
Reduzir a recombinação de superfície
A recombinação de superfície, um fenómeno em que os electrões emparelham com os buracos na superfície das células fotovoltaicas c-Si normais, limita a sua eficiência ao impedir que os electrões contribuam para o fluxo de corrente. As células de heterojunção ultrapassam este problema incorporando uma película fina passivadora feita de silício amorfo hidrogenado (a-Si:H) com um intervalo de banda mais largo. Esta camada tampão separa os contactos altamente recombinantes das camadas da bolacha, permitindo que o fluxo de carga gere uma tensão elevada, minimizando as perdas por recombinação.
Absorção de fotões em três camadas
As células de heterojunção utilizam as três camadas de semicondutores para converter fotões em energia eléctrica:
- Camada exterior de a-Si:H: Absorve os fotões iniciais e converte-os em energia.
- Camada de c-Si: Trata a maior parte da conversão de fotões devido à sua eficiência energética superior.
- Camada posterior de a-Si:H: Converte quaisquer fotões restantes, completando o processo.
Este processo de absorção de fotões em três fases permite que as células solares de heterojunção de uma só face atinjam eficiências tão elevadas como 26,7%.
Vantagens da Heterojunção（HJT） Tecnologia
- Elevada eficiência: Equipado com células solares avançadas de heterojunção (HJT) e tecnologia de meia-célula, alcançando eficiências de módulo superiores a 22,87%.
- Células de grandes dimensões: Utiliza células solares HJT de 210 mm, oferecendo uma área de superfície maior para uma absorção óptima da luz solar e maior produção de energia num design compacto.
- Baixa degradação: Inclui uma película TCO não polarizante que elimina os efeitos LID, LeTID e PID, assegurando que a degradação da energia se mantém abaixo dos 11,1% ao longo de 30 anos para um desempenho estável a longo prazo.
- Fabrico simplificado: Processo de produção simplificado com apenas quatro passos principais – texturização, deposição de silício amorfo, deposição de TCO e impressão serigráfica – em comparação com os processos PERC (10 passos) e TOPCon (12-13 passos) mais complexos.
- Tecnologia de película fina: Combina silício cristalino com tecnologias de película fina de silício amorfo, proporcionando uma absorção de luz superior e uma excelente passivação.
- Desempenho estável a altas temperaturas: Mantém um baixo coeficiente de temperatura de potência de -0,24%/°C, garantindo uma perda mínima de potência e uma saída de energia consistente em ambientes de alta temperatura.
Com telhado
Ganho de potência adicional: As células HJT, com estruturas simétricas à frente e atrás e design de grelha optimizado, atingem uma taxa de utilização da parte de trás superior a 95%, proporcionando um ganho de potência adicional superior a 30% em comparação com as tecnologias PERC e TOPCon.
Desempenho superior em baixa luminosidade: Ao incorporar uma película fina intrínseca (i-a-Si:H) entre as camadas de silício cristalino e dopado, as células HJT passivam eficazmente os defeitos da superfície, resultando numa tensão de circuito aberto mais elevada, numa absorção de luz mais ampla e num arranque mais rápido em condições de pouca luz.
Processo de baixa temperatura: A película fina à base de silício utilizada para formar a junção pn permite temperaturas de soldadura inferiores a 250°C, reduzindo o stress térmico e evitando danos nas células a altas temperaturas.
Sem corte de células: O fabrico de meias células HJT evita o corte de células, minimizando os riscos de microfissuras e mantendo a integridade estrutural.
Elevada flexibilidade: A estrutura avançada das células HJT aumenta a flexibilidade, reduzindo a probabilidade de microfissuras durante o transporte e a instalação e melhorando a fiabilidade dos sistemas de energia solar.
Comparação das tecnologias HJT, TOPCon e PERC
Os painéis solares de heterojunção (HJT) proporcionam uma elevada produção bifacial e um desempenho excecional com coeficientes de temperatura baixos, maximizando a eficiência da produção de energia e reduzindo os custos de eletricidade. Estes painéis são particularmente adequados para as regiões europeias com temperaturas elevadas no verão e encontram aplicações ideais em sistemas fotovoltaicos agrícolas, painéis solares para automóveis e vedações fotovoltaicas.
| HJT | TOPCON | PERC | |
|---|---|---|---|
| Bifacialidade | 95% | 85% | 70% |
| Eficiência da produção de energia | 22.87% | 22.28% | 21.2% |
| Degradação inicial do desempenho no primeiro ano | 1% | 1.5% | 2% |
| Degradação do desempenho médio anual a partir do segundo ano | 0.35% | 0.4% | 0.45% |
| Coeficiente de temperatura | -0.243%/°C | -0.32%/℃ | -0.35%/℃ |
Previsões futuras para as células solares HJT
Dadas as numerosas vantagens da tecnologia de heterojunção (HJT), espera-se que a sua adoção por mais empresas aumente num futuro próximo. Com um processo de fabrico que requer menos quatro passos do que o PERC, a HJT oferece um potencial significativo de poupança de custos. Embora a PERC tenha sido durante muito tempo uma escolha dominante na indústria, o seu processo de produção complexo e a falta de vantagens de desempenho a altas temperaturas tornam-na menos competitiva em comparação com a HJT.
De acordo com o relatório ITRPV 2019, prevê-se que as células HJT conquistem 12% da quota de mercado até 2026 e 15% até 2029.
Painéis solares HJT da Maysun Solar
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