Čo je HJT Technológia fotovoltaických modulov
Čo je technológia HJT?
- Solárne články HJT využívajú obojstrannú štruktúru, ktorá účinne zachytáva priame aj rozptýlené svetlo z oboch povrchov. Proces sa začína nanášaním chemických pár pomocou plazmy (PECVD), pri ktorom sa na pasiváciu nanesie ultratenká vrstva vlastného kremíka. Po textúrovaní a vyčistení povrchu sa na prednú stranu monokryštalickej kremíkovej doštičky zavedie dopovanie kremíkom typu P, zatiaľ čo na zadnú stranu sa podobnou metódou aplikuje dopovanie kremíkom typu N.
- Následne sa na oba povrchy nanesú vrstvy transparentného vodivého oxidu (TCO) a kovu pomocou technológie PVD magnetrónového naprašovania.
- Posledný krok zahŕňa najmodernejšie techniky metalizácie na vytvorenie presných kovových mriežok na každej strane, čím sa optimalizuje elektrický výkon článku a jeho schopnosť vyrábať energiu.
Štruktúra solárnych článkov HJT
Článok HJT, skratka pre Heterojunction with Intrinsic Thin Layer (označovaný aj ako HIT), má symetrickú obojstrannú štruktúru sústredenú okolo jadra z kryštalického kremíka typu N. Na prednej strane je najprv nanesená vnútorná tenká vrstva amorfného kremíka a potom tenká vrstva amorfného kremíka typu P, ktorá vytvára prechod P-N. Zadná strana je podobne vrstvená vnútornou amorfnou kremíkovou tenkou vrstvou a amorfnou kremíkovou tenkou vrstvou typu N, ktorá vytvára zadné povrchové pole.
Keďže amorfný kremík má nízku vodivosť, na oboch stranách článku sú použité transparentné vodivé oxidy (TCO), ktoré uľahčujú účinné vedenie náboja. Nakoniec sa pomocou presnej technológie sieťotlače vytvoria obojstranné elektródy, čím sa proces ukončí.
Materiály a komponenty solárnych článkov HJT
Solárne články s heterojunkciou sa opierajú o tri základné materiály: kryštalický kremík (c-Si), amorfný kremík (a-Si) a oxid india a cínu (ITO), pričom každý z nich zohráva rozhodujúcu úlohu v ich štruktúre a výkone.
Kryštalický kremík (c-Si)
Kryštalický kremík je základným kameňom fotovoltaického priemyslu, ktorý sa vo veľkej miere používa vo forme doštičiek na výrobu solárnych článkov. V solárnych článkoch HJT sa využíva len monokryštalický kremík vďaka jeho vynikajúcej čistote a účinnosti, čo ho robí ideálnym pre vysoko výkonné aplikácie.Amorfný kremík (a-Si)
Amorfný kremík sa objavil v 70. rokoch 20. storočia ako vhodný materiál pre tenkovrstvovú fotovoltaickú technológiu. Hoci prirodzene obsahuje defekty hustoty, tieto sa odstraňujú hydrogenáciou, čím vzniká hydrogenovaný amorfný kremík (a-Si:H). Táto modifikácia zlepšuje jeho pásmovú medzeru a schopnosť dopovať, čím sa stáva nepostrádateľnou zložkou pri výrobe HJT článkov.Oxid india a cínu (ITO)
Oxid india a cínu je preferovaným materiálom pre transparentnú vodivú oxidovú vrstvu (TCO) v solárnych článkoch HJT. ITO je známy svojou odrazivosťou a elektrickou vodivosťou, zvyšuje výkon optoelektronických zariadení a slúži ako kľúčová kontaktná vrstva. Jej presné nanášanie je nevyhnutné na maximalizáciu účinnosti solárnych článkov HJT.
Ako fungujú solárne články HJT?
Princíp fungovania solárnych článkov s heterojunkciou
Heterojunction solárne články fungujú na základe fotovoltaického efektu podobne ako iné solárne technológie. Ich jedinečná odlišnosť spočíva v použití trojvrstvového absorpčného materiálu, ktorý kombinuje tenkovrstvové a tradičné fotovoltaické konštrukcie. Keď sa na svorky modulu pripojí záťaž, fotóny sa premenia na elektrickú energiu a vytvorí sa prúd, ktorý preteká záťažou.
Absorpcia fotónov a tvorba párov elektrón-diera
Fotóny dopadajúce na prechod P-N excitujú elektróny, ktoré sa presunú do vodivostného pásma a vytvoria páry elektrón-diera (e-h). Tieto elektróny sa zhromažďujú na svorkách pripojených k vrstve dopovanej P a vytvárajú prúd, ktorý preteká záťažou. Po dokončení obvodu sa elektróny vrátia na zadný kontakt článku a rekombinujú s dierami, čím sa cyklus e-h uzavrie. Tento nepretržitý cyklus umožňuje výrobu elektrickej energie.
Zníženie povrchovej rekombinácie
Povrchová rekombinácia, jav, pri ktorom sa elektróny párujú s dierami na povrchu štandardných c-Si fotovoltaických článkov, obmedzuje ich účinnosť tým, že zabraňuje elektrónom prispievať k toku prúdu. Heterojunction články prekonávajú tento problém tým, že obsahujú pasivačnú tenkú vrstvu vyrobenú z hydrogenovaného amorfného kremíka (a-Si:H) so širším pásmovým rozpätím. Táto nárazníková vrstva oddeľuje vysoko rekombinujúce kontakty od vrstiev doštičky, čím umožňuje tok náboja na generovanie vysokého napätia a zároveň minimalizuje rekombinačné straty.
Trojvrstvová absorpcia fotónov
Heterojunction články využívajú všetky tri polovodičové vrstvy na premenu fotónov na elektrickú energiu:
- Vonkajšia vrstva a-Si:H: Absorbuje počiatočné fotóny a premieňa ich na energiu.
- vrstva c-Si: Vďaka svojej vynikajúcej energetickej účinnosti zvláda väčšinu konverzie fotónov.
- Zadná vrstva a-Si:H: Premena všetkých zostávajúcich fotónov, čím sa proces ukončí.
Tento trojstupňový proces absorpcie fotónov umožňuje jednostranným solárnym článkom s heteroprepojením dosiahnuť účinnosť až 26,7 %.
Výhody heterojunkcie（HJT） Technológia
- Vysoká účinnosť: Vybavené pokročilými solárnymi článkami s heterojunkciou (HJT) a technológiou polovičných článkov, ktoré dosahujú účinnosť modulu viac ako 22,87 %.
- Veľké bunky: Využíva 210 mm solárne články HJT, ktoré ponúkajú väčšiu plochu pre optimálnu absorpciu slnečného svetla a vyšší energetický výkon v kompaktnom prevedení.
- Nízka degradácia: Je vybavený nepolarizujúcou fóliou TCO, ktorá eliminuje efekty LID, LeTID a PID, čím zabezpečuje, že degradácia výkonu zostáva pod 11,1 % počas 30 rokov pre dlhodobo stabilný výkon.
- Zjednodušená výroba: V porovnaní so zložitejšími procesmi PERC (10 krokov) a TOPCon (12-13 krokov) sa zjednodušil výrobný proces len na štyri hlavné kroky – textúrovanie, nanášanie amorfného kremíka, nanášanie TCO a sieťotlač.
- Tenkovrstvová technológia: Kombinuje kryštalický kremík s tenkovrstvovými technológiami amorfného kremíka, čím zabezpečuje vynikajúcu absorpciu svetla a vynikajúcu pasiváciu.
- Stabilný výkon pri vysokých teplotách: Udržuje nízky teplotný koeficient výkonu -0,24 %/°C, čím zabezpečuje minimálnu stratu výkonu a konzistentný energetický výkon v prostredí s vysokými teplotami.
Šindľová strecha
Dodatočný nárast výkonu: Bunky HJT so symetrickou prednou a zadnou štruktúrou a optimalizovaným dizajnom mriežky dosahujú mieru využitia zadnej strany viac ako 95 %, čo prináša viac ako 30 % dodatočný nárast výkonu v porovnaní s technológiami PERC a TOPCon.
Vynikajúci výkon pri slabom osvetlení: HJT články účinne pasivujú povrchové defekty, čo vedie k vyššiemu napätiu otvoreného obvodu, širšej absorpcii svetla a rýchlejšiemu spusteniu v podmienkach slabého osvetlenia.
Nízkoteplotný proces: Tenká vrstva na báze kremíka, ktorá sa používa na vytvorenie pn-prechodu, umožňuje spájkovanie pri teplotách nižších ako 250 °C, čím sa znižuje tepelné namáhanie a zabraňuje poškodeniu článkov pri vysokých teplotách.
Žiadne rezanie buniek: Výroba polovičných buniek HJT zabraňuje rezaniu buniek, čím sa minimalizuje riziko vzniku mikrotrhlín a zachováva sa štrukturálna integrita.
Vysoká flexibilita: Pokročilá štruktúra článkov HJT zvyšuje flexibilitu, znižuje pravdepodobnosť vzniku mikrotrhlín počas prepravy a inštalácie a zvyšuje spoľahlivosť solárnych systémov.
Porovnanie technológií HJT, TOPCon a PERC
Solárne panely s heterojunkciou (HJT) poskytujú vysoký dvojfázový výkon a výnimočný výkon s nízkymi teplotnými koeficientmi, čím maximalizujú účinnosť výroby energie a zároveň znižujú náklady na elektrinu. Tieto panely sú obzvlášť vhodné pre európske regióny so zvýšenými letnými teplotami a nachádzajú ideálne uplatnenie v poľnohospodárskej fotovoltaike, solárnych prístreškoch pre autá a fotovoltaických plotoch.
| HJT | TOPCON | PERC | |
|---|---|---|---|
| Bifacialita | 95% | 85% | 70% |
| Účinnosť výroby energie | 22.87% | 22.28% | 21.2% |
| Počiatočné zníženie výkonu v prvom roku | 1% | 1.5% | 2% |
| Priemerné ročné zhoršenie výkonnosti od druhého roku | 0.35% | 0.4% | 0.45% |
| Teplotný koeficient | -0.243%/°C | -0.32%/℃ | -0.35%/℃ |
Budúca prognóza pre solárne články HJT
Vzhľadom na početné výhody technológie heteroprepojenia (HJT) sa očakáva, že v blízkej budúcnosti ju bude využívať čoraz viac spoločností. Vďaka výrobnému procesu, ktorý si vyžaduje o štyri kroky menej ako PERC, ponúka HJT významný potenciál úspory nákladov. Zatiaľ čo PERC je už dlho dominantnou voľbou v priemysle, jeho zložitý výrobný proces a nedostatok výhod vysokoteplotného výkonu ho robia menej konkurencieschopným v porovnaní s HJT.
Podľa správy ITRPV 2019 sa predpokladá, že HJT články získajú 12 % trhového podielu do roku 2026 a 15 % do roku 2029.
Súvisiace články o technológii HJT
Ďalšie informácie Technológie
