Heterojunction-Solarzellen sind eine neue Entwicklung auf dem Photovoltaikmarkt und beheben die üblichen Nachteile von Standardmodulen. Sie reduzieren die Rekombination und verbessern die Leistung in heißen Klimazonen. Erfahren Sie mehr über sie.
Heteroübergangs-Solarzellen und -Technologie
Diese werden auch als Silizium-Heterojunctions (SHJ) oder Heterojunctions mit intrinsischer Dünnschicht (HIT) Solarmodule bezeichnet. Dies sind eine Gruppe von HJT-Solarzellen die fortschrittliche Photovoltaiktechnologie verwenden.
Seien Sie nicht verwirrt darüber, was Heterojunction-Technologie ist. Dies sind aufgebaut auf einem N-Typ monokristallinen Siliziumsubstrat Darüber befinden sich undotierte amorphe Siliziumschichten (ia-Si:H), die ihre Effizienz und Leistung verbessern.
Diese Zellen bestehen aus drei Hauptmaterialien:
1. Kristallines Silizium (c-Si) - Herkömmliche Solarmodule verwenden sie zum Bau von Homojunction-Solarzellen. Es gibt zwei Arten: polykristallines Silizium und monokristallines Silizium. Für HJT-Solarzellen kommt jedoch nur monokristallines Silizium infrage, da es eine bessere Reinheit und Effizienz aufweist.
2. Amorphes Silizium (a-Si) – Die Schlüsselkomponente dieser Solarzellen ist hydriert, um Dichtefehler zu beheben, die hydriertes amorphes Silizium (a-Si:H). Dieses Material lässt sich leichter dotieren und hat eine größere Bandlücke.
3. Indiumzinnoxid (ITO) – Es ist das gewählte Material für die transparente leitfähige Oxidschicht (TCO) in diesen Solarzellen, während Forscher nach Alternativen suchen, um die Kosten zu senken. Aufgrund seiner Reflektivität und Leitfähigkeit eignet sich ITO ideal als Kontakt- und Außenschicht für diese Solarzellen.
Klassifizierung von Heteroübergangs-Solarzellen
Durch Dotierung werden diese Solarzellen in n-Typ- und p-Typ-Zellen unterschieden:
- N-Typ-Zellen verwenden phosphordotierte c-Si-Wafer die zusätzliche Elektronen zur negativen Aufladung liefern und sie resistent gegen Bor-Sauerstoff-bedingte Effizienzminderung machen.
- Mit Bor dotierte P-Typ-Zellen sind aufgrund ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Weltraumstrahlung besser für Weltraumanwendungen geeignet und versorgen die Zelle mit einem Elektron weniger, wodurch sie positiv aufgeladen wird.
Funktionsprinzip einer Heteroübergangs-Solarzelle
Diese Solarzellen Verwenden Sie drei Schichten absorbierendes Material Kombination aus Dünnschicht- und herkömmlicher Photovoltaiktechnik. Trifft Sonnenlicht auf diese Module, löst es den Photovoltaikeffekt aus, der Photonen in Elektrizität umwandelt.
Der Hauptarbeitsprozess von HJT umfasst:
- Sonnenlicht regt Elektronen an am PN-Übergang der Absorberschicht, wodurch sie in das Leitungsband verschoben werden und Elektron-Loch-Paare (eh) bilden.
- Der an der P-dotierten Schicht befestigte Anschluss sammelt stimulierte Elektronen und erzeugt Strom welches durch die Last fließt.
- Nachdem das Elektron die Last passiert hat, kehrt es zum hinteren Kontakt der Zelle zurück und rekombiniert mit einem Loch, um den Vorgang eines bestimmten Elektronenpaars abzuschließen.
Dieser Der Prozess läuft kontinuierlich ab, da die Module Strom erzeugen. Bei Standard-c-Si-PV-Modulen gibt es Effizienzbeschränkungen aufgrund der Oberflächenrekombination, die auftritt, wenn Elektronen und Löcher rekombinieren, ohne zum elektrischen Fluss beizutragen.
HJT-Zellen gehen dieses Problem an, indem sie Verwendung eines passivierenden Halbleiterfilms mit einer Schicht mit größerer Bandlücke Besteht aus a-Si:H, das den Ladungsfluss verlangsamt und so eine Rekombination verhindert. Diese Pufferschicht verlangsamt den Ladungsfluss ausreichend, um eine hohe Spannung zu erzeugen und verhindert gleichzeitig die Rekombination vor der Elektronenaufnahme, wodurch die Effizienz gesteigert wird.
Während der Lichtabsorption werden alle drei Halbleiterschichten absorbieren Photonen und erleichtern so deren Umwandlung in Elektrizität.
- Die oberste Schicht aus amorphem Silizium (a-Si:H) sammelt und fängt Sonnenlicht und Reflexionen ein.
- Die mittlere Schicht, kristallines Silizium (c-Si), ist sehr effizient und wandelt Photonen in Elektrizität um.
- Die untere amorphe Siliziumschicht (a-Si:H) wandelt die verbleibenden Photonen um und verbessert so die Gesamteffizienz.
Wussten Sie, dass die Preise für Solaranlagen um 40% gesunken über 10 Jahre, die der Branche dabei helfen, in einen neuen Markt zu expandieren und landesweit Tausende von Systemen einzurichten.
Durch die Kombination von Technologien können die Heteroübergangszellen mehr Energie nutzen, als sie allein gewinnen könnten, und erreichen so einen Wirkungsgrad von 25 % oder mehr.
Siehe auch: Ein vollständiger Leitfaden zur TOPCon-Solartechnologie
Preis für Heterojunction-Solarmodule
Nach aktuellen Designs kosten SHJ-Module 0.48-0.56 USD/W im Vergleich zu 0.50 USD/W für herkömmliche Module.
Hinweis: Die Preise für Heterojunction-Solarzellen können aufgrund von Marktschwankungen, Markenunterschieden und regionalen Faktoren variieren.
Vor- und Nachteile der Heterojunction-Technologie
Anwendungen der Heterojunction-Solartechnologie im Großanlagenbereich können Wirkungsgrade von 25 bis 30 % erreichen. Die Vorteile der Heterojunction-Technologie bringen jedoch auch Nachteile mit sich, die im Folgenden aufgeführt sind:
| Vorteile | Nachteile |
| Übertreffen Sie die Leistung von Standard-Solarzellen, indem Sie mehr Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln. | Für die Herstellung und Integration sind fortgeschrittene Kenntnisse und Spezialausrüstung erforderlich. |
| Effizient bei hohen Temperaturen, um Leistungseinbußen zu reduzieren. | Aufgrund ihrer dünnen Bauweise anfällig für Beschädigungen. |
| Konstante Leistung bei schwachem Licht und ideal für wechselnde Wetterbedingungen. | Feuchtigkeitsempfindlichkeit beeinträchtigt Effizienz und Langlebigkeit. |
| 30 % Effizienz mit 92 % Bifazialität, wodurch es sich perfekt für Großprojekte eignet. | Produktionsmengenbeschränkungen, komplexe Technologien und eine große Auswahl an Halbleitern können die Preise erhöhen und die Verfügbarkeit verringern. |
| Es sind nur 5–7 Fertigungsschritte erforderlich, was die Produktionskosten senkt. | Da es erst kürzlich auf den Markt gekommen ist, gibt es nur begrenzte Erfahrung mit der Installation und Wartung. |
Querverweis: Bei 250 °C hergestellte kristalline Siliziumzelle mit Doppelheteroübergang und einem Wirkungsgrad von 12.9 %
Top-Hersteller von Heteroübergangs-Solarzellen
Die wichtigsten Hersteller von Heterojunction-Solarmodulen sind:
1. AUFNAHME
Ihr Die Alpha Pure-Serie verwendet fortschrittliche Heterojunction-Zelltechnologie (HJT) um eine Leistungsdichte von 226 Watt/m² bis 470 Watt bereitzustellen. REC GroupDas Modul von zeichnet sich durch eine lückenlose Zellanordnung, ein Doppeldesign und eine elegante Ästhetik aus, die für den Einsatz in Wohngebäuden optimiert ist. Diese Module gewährleisten optimale Leistung unter verschiedenen Bedingungen, was zu einem höheren Temperaturkoeffizienten, einem verbesserten Stromfluss und einer schnellen Amortisierung führt.
Schauen Sie sich auch die an REC Solarmodul-Testbericht
2. JINERGY
Bieten Sie bifaziale N-HJT-Solarmodule mit extrem hoher Zelleffizienz an von mehr als 24 %. Jinergie Die Module bestehen aus 166 Zellen mit einem 9BB-Halbschnitt, was unter verschiedenen Bedingungen eine Leistungssteigerung von 10 bis 35 % ermöglicht. Sie bieten fortschrittliche und kostengünstige Zell- und Modulproduktionskapazität mit Schwachlichtleistung, niedrigem Temperaturkoeffizienten und geringerer Degradation.
3. AKCOME
Spezialisiert auf hochmoderne HJT-Solarzellen und -Module mit einer Bifazialrate von 95 % und einer Effizienz von bis zu 26 %. AKCOME Optronics Lösungen sind in der Lage, 100 μm dicke Siliziumscheiben mit PID-freiem, niedrigem Temperaturkoeffizienten und ammoniakfreiem Abwasserausstoß herzustellen.
4. Auferstandene Energie
Ihr Die Hyper-Ion-Modulserie verfügt über einen ultrahohen Bifazialfaktor und patentierte Hyper-Link-Interconnection-Technologie, die die Leistungsabgabe maximiert. Auferstandene Energie Die Module liefern eine Leistung von 700–725 Wp mit einer Bifazialität von 110 bis 132 Zellen, die den Wirkungsgrad um 22.8–23.3 % optimieren. Sie bieten einen konstanten Leistungstemperaturkoeffizienten, extrem niedrige COXNUMX-Emissionen und eine starke Anti-LID-Leistung.
5. HuaSen
Dieses führende Industrieunternehmen Chinas bietet ultrahocheffiziente N-Typ Silizium-Heterojunction (HJT) Solarwafer, Zellen und Module. Huasun Die Produkte liefern eine um 3 % höhere jährliche Energieproduktion als das bifaziale TOPCon-Solarmodul mit einer Leistung von bis zu 750 W und einem maximalen Wirkungsgrad von 24.16 %. Die Doppelglaskonstruktion, die EPE-basierte Verkapselung sowie die PIB-Versiegelung sorgen für verbesserte Wasserdichtigkeit, Feuerfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit und eignen sich somit für raue Bedingungen.
Heteroübergang vs. bifaziale Module
Beide verwenden passivierende Beschichtungen, um die Oberflächenrekombination zu verringern und die Effizienz zu verbessern. Dadurch weisen sie gewisse strukturelle Ähnlichkeiten auf. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass Heteroübergang Paneele können für den monofazialen oder bifazialen Einsatz entwickelt werden Während bifaziale Paneele neben HJT auch mehrere andere Basistechnologien integrieren können.
In der folgenden Tabelle werden die wesentlichen Merkmale bifazialer und heterojunction (HJT) Solar-PV-Module verglichen:
| Charakteristisch | Bifaziale Module | HJT-Module |
| Lichtabsorption | Absorbiert Licht sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite. | Eine geschichtete Struktur verbessert die Trennung der Elektron-Loch-Paare und sorgt so für eine höhere Effizienz. |
| Wirkungsgrad | Erreichen Sie eine Effizienz von über 30 %. | Erreichen Sie bis zu 26.7 % Effizienz. |
| Vorteile | Verbesserte Designflexibilität und Anpassungsfähigkeit. | Höhere Umwandlungseffizienz, verbesserte Temperaturtoleranz und langsamere Abbauraten im Laufe der Zeit. |
| Herausforderungen | Für einen optimalen Einsatz sind aufgrund der konstanten Auswirkungen des Albedo auf die Leistung eine genaue Modellierung und Simulation erforderlich. | Komplexe Herstellungsverfahren und höhere Produktionskosten verhindern eine breitere Nutzung. |
Beide Photovoltaik-Technologien verbessern die Effizienz und Leistung und bieten deutliche Vorteile und Herausforderungen, während sie gleichzeitig die Praktikabilität und Nachhaltigkeit der Solarstromerzeugung erhöhen.
Heteroübergang vs. herkömmliche kristalline Siliziumplatten
Die Heterojunction-Technologie verbessert herkömmliche c-Si-Module, indem sie die Rekombination verbessert und weitere Mängel behebt. Vergleichen wir die beiden Technologien, um zu verstehen, wie sich geringfügige Änderungen der Zellstruktur auf die Gesamtleistung des Moduls auswirken.
| Charakteristisch | Heteroübergang (HJT) | Monokristallin (Mono-c-Si) | Polykristallin (Poly-c-Si) |
| Materialien Absorberschicht | Mono-c-Si und a-Si:H | Mono c-Si | Poly c-Si |
| Struktur | Mono-c-Si-Wafer-basierte Schicht, umhüllt von a-Si:H-Passivierungsschichten | Mono-c-Si-pn-Übergang | Poly c-Si pn-Übergang |
| Lebensdauer | 30 Jahre halten. | 25-30 Jahre | |
| Temperaturkoeffizient (Durchschnitt) | -0.21% / ºC | -0.446% / ºC | -0.387% / ºC |
| Höchste aufgezeichnete Effizienz | 26.7% | 25.4% | 24.4% |
| Marktanteil | 5% | 36.0% | 54.9% |
| Preisspanne | 0.34 $/W | 0.16 $/Woche – 0.46 $/Woche | 0.24 $/W |
Hinweis: Die angegebene Effizienz kann je nach Marke und Modell variieren.
Heterojunction-Solarzellen sind vielseitig einsetzbar und hocheffizient und eignen sich daher hervorragend für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot. Diese Module bieten hervorragende Leistung, sind aber auch teuer, deren Preis in den kommenden Jahren sinken soll. Weitere informative Inhalte finden Sie in unseren Blogbeiträgen.
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