Heterojunction-aurinkokennot ovat viimeaikainen edistysaskel aurinkosähkömarkkinoilla, jotka korjaavat vakiomoduulien yleisiä haittoja. Se vähentää rekombinaatiota ja parantaa suorituskykyä kuumissa ilmastoissa. Tule tutustumaan heihin lisää.
Heterojunction aurinkokennot ja -tekniikka
Nämä tunnetaan myös nimellä Silicon heterojunctions (SHJ) tai Heterojunction with Intrinsic Thin Layer (HIT) aurinkopaneelit. Nämä ovat a HJT aurinkokennojen ryhmä jotka käyttävät kehittynyttä aurinkosähkötekniikkaa.
Älä ole hämmentynyt siitä, mikä on heteroliitostekniikka. Nämä ovat rakennettu N-tyypin monokiteiselle piisubstraatille ja niiden päälle on asetettu seostamattomia amorfisia piikerroksia (ia-Si:H), mikä parantaa niiden tehokkuutta ja suorituskykyä.
Nämä solut on valmistettu kolmesta avainmateriaalista:
1. Kiteinen pii (c-Si) - Perinteiset aurinkopaneelit käyttävät niitä homojunktion aurinkokennojen rakentamiseen. Niitä on kahta tyyppiä monikiteistä piitä ja yksikiteistä piitä. Yksikiteinen on kuitenkin ainoa, jota HJT-aurinkokennoissa harkitaan paremman puhtautensa ja tehokkuutensa vuoksi.
2. Amorfinen pii (a-Si) – Näiden aurinkokennojen avainkomponentti on hydrattu tiheysvirheiden korjaamiseksi hydrattu amorfinen pii (a-Si:H). Tämä materiaali on helpompi dopingia ja sillä on suurempi väli.
3. Indiumtinaoksidi (ITO) – Se on valittu materiaali läpinäkyvälle johtavalle oksidikerrokselle (TCO) näissä aurinkokennoissa, kun tutkijat tutkivat sen vaihtoehtoja halvemmille hintoille. ITO:n heijastavuus ja johtavuus tekevät siitä ihanteellisen kosketus- ja ulkokerroksen näille aurinkokennoille.
Heteroliitosaurinkokennojen luokitus
Doping erottaa nämä aurinkokennot n-tyypin ja p-tyypin kennoihin:
- N-tyypin solut käyttävät fosforilla seostettuja c-Si-kiekkoja jotka tarjoavat lisäelektroneja negatiiviseen varaukseen ja tekevät niistä kestäviä boorin hapen aiheuttamaa tehokkuuden laskua vastaan.
- P-tyypin solut, jotka on seostettu boorilla soveltuvat paremmin avaruussovelluksiin, koska niiden avaruussäteilyvastus syöttää kennolle yhden elektronin vähemmän, mikä varaa sen positiivisesti.
Heteroliitoksen aurinkokennojen toimintaperiaate
Nämä aurinkokennot käytä kolmea kerrosta imukykyistä materiaalia yhdistävät ohutkalvo- ja perinteiset aurinkosähkötekniikat. Kun auringonvalo saavuttaa nämä paneelit, se käynnistää aurinkosähköilmiön, joka muuttaa fotonit sähköksi.
HJT:n päätyöprosessi sisältää:
- Auringonvalo stimuloi elektroneja absorboivan kerroksen PN-liitoksessa siirtämällä ne johtavuuskaistalle ja muodostaen elektroni-reikäpareja (eh).
- P-seostettuun kerrokseen kiinnitetty pääte kerää stimuloituja elektroneja ja tuottaa sähköä joka virtaa kuorman läpi.
- Kulkiessaan kuorman läpi elektroni palaa kennon takakoskettimeen ja yhdistyy reiän kanssa tietyn eh-parin toimenpiteen suorittamiseksi.
Tämä prosessi tapahtuu jatkuvasti, kun moduulit tuottavat sähköä. Tavallisissa c-Si PV-moduuleissa on tehokkuusrajoituksia, jotka johtuvat pintarekombinaatiosta, joka tapahtuu, kun elektronit ja reiät yhdistyvät uudelleen vaikuttamatta sähkövirtaan.
HJT-solut ratkaisevat tämän ongelman käyttämällä passivoivaa puolijohdekalvoa, jossa on suurempi bandrap-kerros koostuu a-Si:H:sta, joka hidastaa varauksen virtausta rekombinaation estämiseksi. Tämä puskurikerros hidastaa varauksen valumista tarpeeksi korkean jännitteen aikaansaamiseksi samalla, kun se estää rekombinaation ennen elektronien keräämistä, mikä parantaa tehokkuutta.
Valon absorptioprosessin aikana kaikki kolme puolijohdekerrosta absorboivat fotoneja, mikä helpottaa niiden muuntamista sähköksi.
- Yläkerros amorfinen pii (a-Si:H), kerää ja vangitsee auringonvaloa ja heijastuksia.
- Keskikerros, kiteinen pii (c-Si) on erittäin tehokas ja muuntaa fotonit sähköksi.
- Pohja amorfinen piikerros (a-Si:H) muuntaa jäljellä olevat fotonit, mikä parantaa kokonaistehokkuutta.
Tiesitkö, että aurinkosähköasennusten hinnat ovat laskenut 40% yli 10 vuoden ajan, mikä auttaa alaa kasvamaan uusille markkinoille ja perustamaan tuhansia järjestelmiä valtakunnallisesti.
Yhdistämällä tekniikoita heteroliitossolut voivat valjastaa enemmän energiaa kuin ne pystyisivät sieppaamaan yksin saavuttaen 25 % tai suuremman hyötysuhteen.
Katso myös: Täydellinen opas TOPCon aurinkoteknologiasta
Heterojunction aurinkopaneelien hinta
Nykyisten suunnitelmien mukaan SHJ-moduulit maksavat 0.48-0.56 USD/W verrattuna perinteisten moduulien 0.50 USD/W.
Huomautus: Heteroristikon aurinkokennojen hinnat voivat vaihdella markkinoiden vaihteluiden, merkkierojen ja alueellisten tekijöiden vuoksi.
Heteroliitostekniikan edut ja haitat
Heterosähköisen aurinkoteknologian sovellukset sähkön mittakaavassa voivat tarjota tehokkuutta 25-30 %. HJT:n edut sisältävät kuitenkin myös haittoja, jotka on lueteltu alla:
| edut | Haitat |
| Tehokkaampia tavallisia aurinkokennoja muuntamalla enemmän auringonvaloa sähköksi. | Valmistukseen ja integrointiin tarvitaan edistyneitä taitoja ja erikoislaitteita. |
| Tehokas korkeissa lämpötiloissa suorituskyvyn heikkenemisen vähentämiseksi. | Ne ovat herkkiä vaurioille ohuen rakenteensa vuoksi. |
| Suorita tasaisesti hämärässä ja ihanteellinen muuttuviin sääolosuhteisiin. | Kosteusherkkyys heikentää tehokkuutta ja pitkäikäisyyttä. |
| 30 % tehokkuus ja 92 % bifacialiteetti tekee siitä täydellisen suuriin projekteihin. | Tuotantomäärärajoitukset, monimutkainen teknologia ja laaja puolijohteiden valikoima voivat nostaa hintoja ja heikentää saatavuutta. |
| Tarvitaan vain 5-7 valmistusvaihetta, mikä vähentää tuotantokustannuksia. | Äskettäisen julkaisun vuoksi asennus- ja ylläpitokokemus on rajallinen. |
Ristiviittaus: Kaksoisheteroliitos kiteinen piikenno, valmistettu 250 °C:ssa 12.9 %:n hyötysuhteella
Parhaat Heterojunction-aurinkokennovalmistajat
Tärkeimmät aurinkopaneelien valmistajat ovat:
1. REC
Niiden Alpha Pure -sarja käyttää edistynyttä heterojunction (HJT) -kennoteknologiaa tuottaa tehotiheyden välillä 226 wattia/m² - 470 wattia. REC-ryhmän moduulissa on aukoton kennojärjestely, kaksoisrakenne ja tyylikäs estetiikka, joka on optimoitu asuinkäyttöön. Nämä paneelit takaavat ihanteellisen tehon erilaisissa olosuhteissa, mikä johtaa korkeampaan lämpötilakertoimeen, parempaan sähkövirtaukseen ja nopeaan sijoitetun pääoman tuottoon.
Katso myös REC-aurinkopaneelien arvostelu
2. JINERGY
Tarjoa bifacial N-HJT aurinkomoduuleja erittäin korkealla kennoteholla yli 24 prosenttia. Jinergy Moduuleissa on 166 kennoa 9BB puolileikkauksella, mikä johtaa 10–35 % tehon parantumiseen erilaisissa olosuhteissa. Ne tarjoavat kehittyneen ja kustannustehokkaan kennojen ja moduulien tuotantokapasiteetin heikossa valaistuksessa, alhaisen lämpötilan kertoimella ja vähentyneellä hajoamisella.
3. AKCOME
Erikoistunut huippuluokan HJT-aurinkokennoihin ja moduuleihin bifacial-tiheys on 95 % ja tehokkuus jopa 26 %. ACCOME Optronics ratkaisut pystyvät tuottamaan 100 μm paksuisia piiviipaleita PID-vapaalla, matalan lämpötilan kertoimella ja ammoniakkivapaalla jätevedellä.
4. Noussut energia
Niiden Hyper-Ion Module -sarjan bifacial-tekijä on erittäin korkea ja patentoitu Hyper-link Interconnection -tekniikka, joka maksimoi tehon. Noussut Energia moduulit tarjoavat 700–725 Wp:n tehon ja 110–132 kennoa, mikä optimoi tehokkuuden 22.8–23.3 %. Ne tarjoavat tasaisen tehon lämpötilakertoimen, erittäin alhaiset hiilidioksidipäästöt ja vahvan anti-LID-suorituskyvyn.
5. HuaSen
Tämä on Kiinan johtava teollisuusyritys tarjoaa erittäin tehokkaita N-tyypin piiheteroliitos (HJT) aurinkokiekkoja, solut ja moduulit. Huasun tuotteet tuottavat 3 % enemmän vuotuista energiantuotantoa kuin TOPCon bifacial aurinkomoduuli, jonka teho on jopa 750 W ja maksimihyötysuhde 24.16 %. Kaksinkertainen lasirakenne ja EPE-pohjainen kotelointiaine sekä PIB-tiiviste tarjoavat paremmat vedenpitävyyden, tulenkestävät ja korroosionkestävät ominaisuudet, jotka sopivat ankariin olosuhteisiin.
Heteroliitos Vs. Bifacial paneelit
Molemmat käyttävät passivoivia pinnoitteita vähentämään pinnan rekombinaatiota ja parantamaan tehokkuutta, mikä jakaa tiettyjä rakenteellisia yhtäläisyyksiä. Olennainen ero on se heteroliitos paneelit voidaan kehittää mono- tai bifacial -käyttöön kun taas bifacial paneelit voivat integroida useita muita perustekniikoita kuin HJT.
Seuraavassa taulukossa verrataan bifacial- ja heterojunction (HJT) aurinkosähkömoduulien olennaisia ominaisuuksia:
| ominainen | Bifacial moduulit | HJT moduulit |
| Valon absorptio | Imee valoa sekä etu- että takapuolelta. | Kerrosrakenne parantaa elektroni-reikäparien erottelua tehokkuuden parantamiseksi. |
| Tehokkuus: | Saavuta yli 30 % tehokkuus. | Saavuta jopa 26.7 % tehokkuus. |
| edut | Parempi suunnittelun joustavuus ja mukautumiskyky. | Parempi muunnostehokkuus, parempi lämpötilansieto ja hitaammat hajoamisnopeudet ajan myötä. |
| Haasteet | Optimaalista käyttöönottoa varten tarvitaan tarkka mallinnus ja simulointi, koska albedo vaikuttaa jatkuvasti suorituskykyyn. | Monimutkaiset valmistusprosessit ja korkeammat tuotantokustannukset estävät laajemman käytön. |
Molemmat aurinkosähkötekniikat parantavat tehokkuutta ja suorituskykyä tarjoamalla selkeitä etuja ja haasteita samalla kun lisäävät aurinkovoimantuotannon käytännöllisyyttä ja kestävyyttä.
Heteroliitos Vs. Perinteiset kiteiset silikonipaneelit
Heteroliitosteknologia edistää perinteisiä c-Si-paneeleja parantamalla rekombinaatiota ja korjaamalla muita puutteita. Vertaakaamme kahta tekniikkaa ymmärtääksemme kuinka pienet muutokset solurakenteessa vaikuttavat moduulin yleiseen suorituskykyyn.
| ominainen | Heteroliitos (HJT) | Yksikiteinen (mono c-Si) | Monikiteinen (poly c-Si) |
| Materiaalit Absorber Layer | Mono c-Si ja a-Si:H | Mono c-Si | Poly c-Si |
| Tuote mallit | Mono c-Si kiekkopohjainen kerros koteloitu a-Si:H passivoiviin kerroksiin | Mono c-Si pn risteys | Poly c-Si pn-liitos |
| Elinkaari | 30 vuotta | 25-30 vuotta | |
| Lämpötilakerroin (keskiarvo) | -0.21% / ºC | -0.446% / ºC | -0.387% / ºC |
| Korkein tallennettu tehokkuus | 26.7% | 25.4% | 24.4% |
| Markkinaosuus | 5% | 36.0% | 54.9% |
| Hintaluokka | 0.34 dollaria/W | 0.16 $/W - 0.46 $/W | 0.24 dollaria/W |
Huomautus: Mainittu tehokkuus voi vaihdella merkeistä ja niiden malleista riippuen.
Loppujen lopuksi heterojunktioiset aurinkokennot ovat monipuolisia ja erittäin tehokkaita, joten ne sopivat erinomaisesti rajoitetuissa tiloissa. Nämä paneelit tarjoavat erinomaisen suorituskyvyn, mutta niissä on mojovia hintalappuja, joiden kerrotaan laskevan tulevina vuosina. Jos haluat lisää tällaista informatiivista sisältöä, lue blogikirjoituksemme.
