Ce este HJT Tehnologia modulelor fotovoltaice
Ce este tehnologia HJT?
- Celulele solare HJT utilizează o structură cu două fețe care captează eficient atât lumina directă, cât și cea dispersată de pe ambele suprafețe. Procesul începe cu depunerea chimică în fază de vapori îmbunătățită cu plasmă (PECVD), unde se aplică un strat foarte subțire de siliciu intrinsec pentru pasivizare. După texturare și curățarea suprafeței, dopajul cu siliciu de tip P este introdus pe partea din față a plachetei de siliciu monocristalin, în timp ce dopajul cu siliciu de tip N este aplicat pe partea din spate folosind o metodă similară.
- În continuare, pe ambele suprafețe se depun straturi de oxid conductor transparent (TCO) și de metal, folosind tehnologia de pulverizare cu magnetron PVD.
- Etapa finală implică tehnici de metalizare de ultimă oră pentru a crea grile metalice precise pe fiecare parte, optimizând performanța electrică a celulei și capacitățile de generare a energiei.
Structura celulelor solare HJT
Celula HJT, prescurtarea de la Heterojoncțiune cu strat subțire intrinsec (denumită și HIT), prezintă o structură simetrică cu două fețe, centrată în jurul unui miez de siliciu cristalin de tip N. Pe partea frontală, se depune mai întâi o peliculă subțire de siliciu amorf intrinsec, urmată de o peliculă subțire de siliciu amorf de tip P pentru a stabili joncțiunea P-N. Partea din spate este acoperită în mod similar cu o peliculă subțire de siliciu amorf intrinsec și o peliculă subțire de siliciu amorf de tip N, formând câmpul de suprafață din spate.
Deoarece siliciul amorf are o conductivitate scăzută, pe ambele părți ale celulei se aplică oxizi conductori transparenți (TCO) pentru a facilita conducerea eficientă a sarcinilor. În cele din urmă, electrozii cu două fețe sunt creați cu ajutorul tehnologiei precise de serigrafie, finalizând astfel procesul.
Materiale și componente ale celulelor solare HJT
Celulele solare cu heterojoncțiune se bazează pe trei materiale esențiale: siliciu cristalin (c-Si), siliciu amorf (a-Si) și oxid de indiu și staniu (ITO), fiecare jucând un rol esențial în structura și performanța acestora.
Siliciu cristalin (c-Si)
Siliciul cristalin este piatra de temelie a industriei fotovoltaice, utilizat pe scară largă sub formă de plachete pentru fabricarea celulelor solare. În celulele solare HJT, se utilizează numai siliciu monocristalin datorită purității și eficienței sale superioare, ceea ce îl face ideal pentru aplicații de înaltă performanță.Siliciu amorf (a-Si)
Siliciul amorf a apărut în anii 1970 ca un material adecvat pentru tehnologia fotovoltaică cu strat subțire. Deși conține în mod natural defecte de densitate, acestea sunt rezolvate prin hidrogenare, rezultând siliciul amorf hidrogenat (a-Si:H). Această modificare îi îmbunătățește intervalul de bandă și capacitatea de dopare, făcându-l o componentă indispensabilă în producția de celule HJT.Oxid de indiu și staniu (ITO)
Oxidul de indiu și staniu este materialul preferat pentru stratul de oxid conductiv transparent (TCO) din celulele solare HJT. Renumit pentru reflectivitatea și conductivitatea sa electrică, ITO îmbunătățește performanța dispozitivelor optoelectronice, servind drept strat de contact esențial. Depunerea sa precisă este vitală pentru maximizarea eficienței celulelor solare HJT.
Cum funcționează celulele solare HJT?
Principiul de funcționare al celulelor solare cu heterojoncțiune
Celulele solare cu heterojoncțiune funcționează pe baza efectului fotovoltaic, similar cu alte tehnologii solare. Distincția lor unică constă în utilizarea unui material absorbant cu trei straturi care combină conceptele fotovoltaice tradiționale și cele cu peliculă subțire. Atunci când o sarcină este conectată la bornele modulului, fotonii sunt transformați în energie electrică, creând un curent care trece prin sarcină.
Absorbția fotonilor și generarea perechilor electron-gol
Fotonii care lovesc joncțiunea P-N excită electronii, deplasându-i în banda de conducție și formând perechi electron-gol (e-h). Acești electroni sunt colectați de terminale conectate la stratul dopat cu P, generând un curent care circulă prin sarcină. După finalizarea circuitului, electronii se întorc la contactul din spate al celulei și se recombină cu găurile, încheind ciclul e-h. Acest ciclu continuu permite generarea de electricitate.
Reducerea recombinării de suprafață
Recombinarea de suprafață, un fenomen în care electronii se împerechează cu găuri pe suprafața celulelor fotovoltaice c-Si standard, limitează eficiența acestora, împiedicând electronii să contribuie la fluxul de curent. Celulele cu heterojoncțiune depășesc această problemă prin încorporarea unei pelicule subțiri pasivante din siliciu amorf hidrogenat (a-Si:H) cu un bandgap mai larg. Acest strat tampon separă contactele cu recombinare ridicată de straturile de placă, permițând fluxul de sarcină pentru a genera o tensiune ridicată și minimizând în același timp pierderile prin recombinare.
Absorbția fotonilor în trei straturi
Celulele cu heterojoncțiune utilizează toate cele trei straturi semiconductoare pentru a converti fotonii în energie electrică:
- Stratul exterior a-Si:H: Absoarbe fotonii inițiali și îi transformă în energie.
- Stratul c-Si: Gestionează cea mai mare parte a conversiei fotonilor datorită eficienței sale energetice superioare.
- Stratul posterior a-Si:H: Convertește fotonii rămași, finalizând procesul.
Acest proces de absorbție a fotonilor în trei etape permite celulelor solare cu heterojoncțiune unilaterală să atingă randamente de până la 26,7%.
Avantajele heterojoncțiunii（HJT） Tehnologie
- Eficiență ridicată: Echipat cu celule solare avansate cu heterojoncțiune (HJT) și tehnologie cu jumătate de celulă, obținând o eficiență a modulului de peste 22,87%.
- Celule de dimensiuni mari: Utilizează celule solare HJT de 210 mm, oferind o suprafață mai mare pentru absorbția optimă a luminii solare și o producție crescută de energie într-un design compact.
- Degradare redusă: Dispune de un film TCO nepolarizant care elimină efectele LID, LeTID și PID, asigurând o degradare a puterii sub 11,1% timp de 30 de ani pentru performanțe stabile pe termen lung.
- Producție simplificată: Proces de producție simplificat cu doar patru pași principali – texturare, depunere de siliciu amorf, depunere de TCO și serigrafie – comparativ cu procesele mai complexe PERC (10 pași) și TOPCon (12-13 pași).
- Tehnologie cu film subțire: Combină siliciul cristalin cu tehnologiile filmului subțire de siliciu amorf, oferind o absorbție superioară a luminii și o pasivare excelentă.
- Performanță stabilă la temperaturi ridicate: Menține un coeficient de temperatură redus al puterii de -0,24%/°C, asigurând o pierdere minimă de putere și o producție constantă de energie în medii cu temperaturi ridicate.
Șindrilă
Câștig suplimentar de putere: celulele HJT, cu structuri simetrice pe față și pe spate și design optimizat al rețelei, ating o rată de utilizare a părții din spate de peste 95%, oferind un câștig suplimentar de putere de peste 30% în comparație cu tehnologiile PERC și TOPCon.
Performanță superioară la lumină slabă: Prin încorporarea unei pelicule subțiri intrinseci (i-a-Si:H) între straturile de siliciu cristalin și dopat, celulele HJT pasivizează eficient defectele de suprafață, rezultând o tensiune de circuit deschis mai mare, o absorbție mai largă a luminii și o pornire mai rapidă în condiții de lumină slabă.
Proces cu temperatură scăzută: Filmul subțire pe bază de siliciu utilizat pentru a forma joncțiunea pn permite temperaturi de lipire sub 250°C, reducând stresul termic și prevenind deteriorarea celulelor la temperaturi ridicate.
Fără tăierea celulelor: Fabricarea HJT cu jumătate de celulă evită tăierea celulelor, minimizând riscurile de microfisură și menținând integritatea structurală.
Flexibilitate ridicată: Structura avansată a celulelor HJT sporește flexibilitatea, reducând probabilitatea apariției microfisurilor în timpul transportului și instalării și îmbunătățind fiabilitatea sistemelor de energie solară.
Comparație între tehnologiileHJT, TOPCon și PERC
Panourile solare cu heterojoncțiune (HJT) oferă un randament bifacial ridicat și performanțe excepționale cu coeficienți de temperatură scăzuți, maximizând eficiența generării de energie și reducând în același timp costurile cu electricitatea. Aceste panouri sunt potrivite în special pentru regiunile europene cu temperaturi ridicate în timpul verii și găsesc aplicații ideale în sistemele fotovoltaice pentru agricultură, în copertinele solare pentru mașini și în gardurile fotovoltaice.
| HJT | TOPCON | PERC | |
|---|---|---|---|
| Bifacialitate | 95% | 85% | 70% |
| Eficiența generării de energie electrică | 22.87% | 22.28% | 21.2% |
| Degradarea inițială a performanței în primul an | 1% | 1.5% | 2% |
| Degradarea medie anuală a performanței începând cu al doilea an | 0.35% | 0.4% | 0.45% |
| Coeficient de temperatură | -0.243%/°C | -0.32%/℃ | -0.35%/℃ |
Previziuni de viitor pentru celulele solare HJT
Având în vedere numeroasele avantaje ale tehnologiei cu heterojoncțiune (HJT), se preconizează că adoptarea acesteia de către mai multe companii va crește în viitorul apropiat. Cu un proces de fabricație care necesită cu patru etape mai puțin decât PERC, HJT oferă un potențial semnificativ de reducere a costurilor. Deși PERC a fost mult timp o alegere dominantă în industrie, procesul său complex de producție și lipsa avantajelor de performanță la temperaturi ridicate o fac mai puțin competitivă în comparație cu HJT.
Conform raportului ITRPV 2019, se estimează că celulele HJT vor deține 12% din cota de piață până în 2026 și 15% până în 2029.
Panouri solare HJT de la Maysun Solar
Articole similare despre HJT Technology
Aflați mai multe Tehnologie
