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
Näitä kutsutaan myös piiheteroliitoksiksi (SHJ) tai heteroliitoksiksi luonnostaan ohutkerrosrakenteisilla (HIT) aurinkopaneeleilla. Nämä ovat ryhmä HJT-aurinkokennoja , jotka käyttävät edistynyttä aurinkosähköteknologiaa.
Älä anna heteroliitostekniikan olla hämmentynyt. Nämä rakentuvat N-tyypin monokiteiselle piisubstraatille , ja niiden päällä on seostumattomat amorfiset piikerrokset (ia-Si:H), mikä parantaa niiden tehokkuutta ja suorituskykyä.
Nämä solut on valmistettu kolmesta avainmateriaalista:
1. Kiteinen pii (c-Si) – Perinteisissä aurinkopaneeleissa niitä käytetään homoliitos-aurinkokennojen rakentamiseen. Niitä on kahdenlaisia: polykiteistä piitä ja monokiteistä piitä. Monokiteistä piitä harkitaan kuitenkin vain HJT-aurinkokennoihin paremman puhtautensa ja hyötysuhteensa vuoksi.
2. Amorfinen pii (a-Si) – Näiden aurinkokennojen keskeinen komponentti on hydrattu tiheysvirheiden korjaamiseksi, jolloin saadaan hydrattua amorfista piitä (a-Si:H). Tätä materiaalia on helpompi seosttaa ja sillä on suurempi kaistavyö.
3. Indiumtinaoksidi (ITO) – Se on valittu materiaali näiden aurinkokennojen läpinäkyvään johtavaan oksidikerrokseen (TCO), ja tutkijat selvittävät parhaillaan sen vaihtoehtoja halvempien vaihtoehtojen löytämiseksi. ITO:n heijastavuus ja johtavuus tekevät siitä ihanteellisen kontakti- 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 käyttävät kolmea kerrosta absorboivaa materiaalia, jotka yhdistävät ohutkalvo- ja perinteisiä aurinkosähkötekniikoita. Kun auringonvalo osuu näihin paneeleihin, se käynnistää aurinkosähköilmiön, joka muuntaa 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 moduulien tuottaessa sähköä . Tavallisilla c-Si-aurinkopaneeleilla on hyötysuhderajoituksia pinnan rekombinaation vuoksi, joka tapahtuu, kun elektronit ja aukot yhdistyvät uudelleen edistämättä sähkövirtaa.
HJT-kennot ratkaisevat tämän ongelman käyttämällä passivoivaa puolijohdekalvoa, jossa on suurempi a-Si:H:sta koostuva energiavyön kerros, joka hidastaa varauksen virtausta ja estää rekombinaation. Tämä puskurikerros hidastaa varauksen virtausta riittävästi tuottaakseen korkean jännitteen ja samalla estääkseen rekombinaation ennen elektronien keräämistä, mikä parantaa tehokkuutta.
Valon absorptioprosessin aikana kaikki kolme puolijohdekerrosta absorboivat fotoneja, mikä helpottaa niiden muuntumista 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 aurinkopaneelien asennusten hinnat ovat laskeneet 40 % 10 vuoden aikana, mikä auttaa alaa kasvamaan uusille markkinoille ja asentamaan 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-aurinkoenergiateknologiasta
Heterojunction aurinkopaneelien hinta
Nykyisten suunnitelmien mukaan SHJ-moduulit maksavat 0.48–0.56 USD/W verrattuna perinteisten moduulien 0.50 USD/W:iin.
Huomautus: Heteroliitos-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. |
Ristiviite: Kaksoisheteroliitosrakenteinen kiteinen piikenno, valmistettu 250 °C:ssa 12.9 %:n hyötysuhteella
Parhaat Heterojunction-aurinkokennovalmistajat
Tärkeimmät aurinkopaneelien valmistajat ovat:
1. REC
Heidän Alpha Pure -sarjansa hyödyntää edistynyttä heteroliitoskennotekniikkaa (HJT), jonka tehotiheys vaihtelee 226 watin/m² ja 470 watin välillä. REC Groupin moduulissa on aukoton kennojärjestely, kaksoisrakenne ja tyylikäs ulkonäkö, joka on optimoitu asuinkäyttöön. Nämä paneelit takaavat ihanteellisen tehon erilaisissa olosuhteissa, mikä johtaa korkeampaan lämpötilakertoimeen, parempaan sähkön virtaukseen ja nopeaan sijoitetun pääoman tuottoon.
Tutustu myös REC-aurinkopaneelien arvosteluun
2. JINERGY
Tarjolla on kaksipuoleisia N-HJT-aurinkomoduuleja, joiden kennotehokkuus on yli 24 %. Jinergy- moduuleissa on 166 kennoa, joissa on 9BB:n puolileikkaus, mikä parantaa tehoa 10–35 % erilaisissa olosuhteissa. Ne tarjoavat edistyksellistä ja kustannustehokasta kenno- ja moduulituotantoa, ja niillä on suorituskyky hämärässä, alhainen lämpötilakerroin ja vähentynyt hajoaminen.
3. AKCOME
Olemme erikoistuneet huippuluokan HJT-aurinkokennoihin ja -moduuleihin, joiden kaksifaasinen osuvuus on 95 % ja hyötysuhde jopa 26 %. AKCOME Optronicsin ratkaisut pystyvät tuottamaan 100 μm paksuisia piiviipaleita, joilla on PID-vapaa, alhainen lämpötilakerroin ja ammoniakiton jätevesituotanto.
4. Noussut energia
Heidän Hyper-Ion-moduulisarjassaan on erittäin korkea kaksifaasikerroin ja patentoitu Hyper-link-yhteenliitäntätekniikka, joka maksimoi tehontuoton. Risen Energy -moduulit tarjoavat 700–725 Wp:n tehon ja 110–132 kennoa, mikä optimoi hyötysuhteen 22.8–23.3 %. Ne tarjoavat tasaisen tehon lämpötilakertoimen, erittäin alhaiset hiilidioksidipäästöt ja vahvan anti-LID-suorituskyvyn.
5. HuaSen
Tämä Kiinan johtava teollisuuden yritys tarjoaa erittäin tehokkaita N-tyypin piiheteroliitosrakenteisia (HJT) aurinkokiekkoja , -kennoja ja -moduuleja. Huasunin tuotteet tuottavat 3 % suuremman vuotuisen energiantuotannon kuin TOPCon-kaksifasiaalinen aurinkopaneeli, jonka teho on jopa 750 W ja maksimihyötysuhde 24.16 %. Kaksinkertainen lasirakenne, EPE-pohjainen kapselointi ja PIB-tiivistys tarjoavat paremmat vedenpitävyys-, palonkestävyys- ja korroosionkestävyysominaisuudet, jotka sopivat vaativiin olosuhteisiin.
Heteroliitos Vs. Bifacial paneelit
Molemmat käyttävät passivointipinnoitteita pinnan rekombinaation vähentämiseksi ja tehokkuuden parantamiseksi, jakaen siten tiettyjä rakenteellisia yhtäläisyyksiä. Olennainen ero on, että heteroliitospaneeleja voidaan kehittää yksi- tai kaksifaasiseen käyttöön, kun taas kaksifaasiset paneelit voivat integroida useita muita perustekniikoita kuin HJT:n.
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 tuotemerkin ja mallin mukaan.
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.
