Les cellules solaires à hétérojonction constituent une avancée récente sur le marché photovoltaïque. Elles remédient aux inconvénients courants des modules standards. Elles réduisent la recombinaison et améliorent les performances en climat chaud. Venez les découvrir plus en détail.
Cellules solaires à hétérojonction et technologie
On les appelle aussi panneaux solaires à hétérojonctions de silicium (SHJ) ou à hétérojonction avec couche mince intrinsèque (HIT). groupe de cellules solaires HJT qui utilisent une technologie photovoltaïque avancée.
Ne vous méprenez pas sur ce qu'est la technologie d'hétérojonction. Voici construit sur un substrat de silicium monocristallin de type N et sont dotés de couches de silicium amorphe non dopées (ia-Si:H) placées sur le dessus, ce qui améliore leur efficacité et leurs performances.
Ces cellules sont constituées de trois matériaux clés :
1. Silicium cristallin (c-Si) - Les panneaux solaires conventionnels les utilisent pour fabriquer des cellules solaires à homojonction. Il existe deux types de silicium polycristallin et de silicium monocristallin. Cependant, le silicium monocristallin est le seul utilisé pour les cellules solaires HJT en raison de sa pureté et de son rendement supérieurs.
2. Silicium amorphe (a-Si) – Le composant clé de ces cellules solaires est hydrogéné pour corriger les défauts de densité produisant silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H). Ce matériau est plus facile à doper et présente une bande interdite plus élevée.
3. Oxyde d'indium et d'étain (ITO) – C'est le matériau choisi pour la couche d'oxyde conducteur transparent (TCO) de ces cellules solaires, tandis que les chercheurs explorent des alternatives à des prix plus bas. La réflectivité et la conductivité de l'ITO en font une couche de contact et une couche extérieure idéales pour ces cellules solaires.
Classification des cellules solaires à hétérojonction
Le dopage différencie ces cellules solaires en cellules de type n et de type p :
- Les cellules de type N utilisent des plaquettes de c-Si dopées au phosphore qui fournissent des électrons supplémentaires pour la charge négative et les rendent résistants à la réduction d'efficacité induite par le bore-oxygène.
- Cellules de type P dopées au bore sont mieux adaptés aux applications spatiales en raison de leur résistance au rayonnement spatial fournissant à la cellule un électron de moins qui la charge positivement.
Principe de fonctionnement des cellules solaires à hétérojonction
Ces cellules solaires utiliser trois couches de matériaux absorbants Combinant les techniques photovoltaïques à couches minces et traditionnelles, la lumière du soleil atteint ces panneaux et déclenche l'effet photovoltaïque, qui convertit les photons en électricité.
Le processus de travail principal de HJT implique :
- La lumière du soleil stimule les électrons à la jonction PN de la couche absorbante, les déplaçant vers la bande de conduction et formant des paires électron-trou (eh).
- Le terminal attaché à la couche dopée P collecte les électrons stimulés et produit de l'électricité qui traverse la charge.
- Après avoir traversé la charge, l'électron revient au contact arrière de la cellule et se recombine avec un trou pour terminer la procédure d'une paire eh particulière.
Ce le processus se produit en continu pendant que les modules génèrent de l'électricitéLes modules PV c-Si standard présentent des restrictions d'efficacité en raison de la recombinaison de surface qui se produit lorsque les électrons et les trous se recombinent sans contribuer au flux électrique.
Les cellules HJT abordent ce problème en en utilisant un film semi-conducteur passivant avec une couche à bande interdite plus large Composé de a-Si:H, ce dernier ralentit le flux de charge pour empêcher la recombinaison. Cette couche tampon ralentit suffisamment le flux de charge pour fournir une tension élevée tout en empêchant la recombinaison avant la collecte des électrons, améliorant ainsi l'efficacité.
Au cours du processus d’absorption de la lumière, les trois couches semi-conductrices absorber les photons facilitant leur conversion en électricité.
- La couche supérieure en silicium amorphe (a-Si:H) collecte et capture la lumière du soleil et les reflets.
- La couche intermédiaire, en silicium cristallin (c-Si), est très efficace et convertit les photons en électricité.
- La couche inférieure de silicium amorphe (a-Si:H) convertit les photons restants, améliorant ainsi l'efficacité totale.
Saviez-vous que les prix d'installation solaire ont tombé de 40% plus de 10 ans qui aident l'industrie à se développer sur un nouveau marché et à mettre en place des milliers de systèmes à l'échelle nationale.
En combinant les technologies, les cellules à hétérojonction peuvent exploiter plus d’énergie que ce qu’elles pourraient capturer seules, atteignant ainsi une efficacité de 25 % ou plus.
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Prix des panneaux solaires à hétérojonction
Selon les conceptions actuelles, les modules SHJ coûtent 0.48-0.56 USD/semaine contre 0.50 USD/W pour les modules conventionnels.
Note: Les prix des cellules solaires à hétérojonction peuvent varier en raison des fluctuations du marché, des différences de marque et des facteurs régionaux.
Avantages et inconvénients de la technologie d'hétérojonction
Les applications de la technologie solaire à hétérojonction à grande échelle peuvent offrir un rendement de 25 à 30 %. Cependant, les avantages de la technologie HJT présentent également des inconvénients, énumérés ci-dessous :
| Avantages | Désavantages |
| Surpassent les cellules solaires standard en convertissant davantage de lumière solaire en électricité. | Des compétences avancées et des équipements spécialisés sont nécessaires pour la fabrication et l’intégration. |
| Efficace à haute température pour réduire la dégradation des performances. | Sensibles aux dommages en raison de leur construction mince. |
| Fonctionne de manière constante dans des conditions de faible luminosité et est idéal pour les conditions météorologiques changeantes. | La sensibilité à l’humidité compromet l’efficacité et la longévité. |
| 30 % d'efficacité avec 92 % de bifacialité, ce qui le rend parfait pour les projets à grande échelle. | Les restrictions de volume de production, la technologie complexe et la large gamme de semi-conducteurs peuvent entraîner une augmentation des prix et une réduction de la disponibilité. |
| Seulement 5 à 7 étapes de fabrication sont nécessaires, ce qui réduit les coûts de production. | En raison de son lancement récent, l'expérience d'installation et de maintenance est limitée. |
Références croisées: Cellule de silicium cristallin à double hétérojonction fabriquée à 250 °C avec une efficacité de 12.9 %
Principaux fabricants de cellules solaires à hétérojonction
Les principaux fabricants de panneaux solaires à hétérojonction sont :
1. ENR
Leur La série Alpha Pure utilise une technologie cellulaire à hétérojonction avancée (HJT) pour fournir une densité de puissance allant de 226 watts/m² à 470 watts. Groupe RECLe module de se caractérise par une disposition de cellules sans espacement, une conception double et une esthétique élégante, optimisée pour les applications résidentielles. Ces panneaux garantissent une puissance idéale dans diverses conditions, ce qui se traduit par un coefficient de température plus élevé, un meilleur flux électrique et un retour sur investissement rapide.
En outre, vérifiez la Test du panneau solaire REC
2. JINERGY
Proposer des modules solaires bifaciaux N-HJT avec une efficacité cellulaire très élevée de plus de 24 %. Jinergie Les modules sont composés de 166 cellules avec une demi-coupe de 9BB, ce qui permet une amélioration de la puissance de 10 à 35 % dans diverses conditions. Ils offrent une capacité de production de cellules et de modules avancée et économique, avec des performances en basse lumière, un faible coefficient de température et une dégradation réduite.
3. AKCOME
Spécialisé dans les cellules et modules solaires HJT de pointe avec un taux bifacial de 95% et une efficacité allant jusqu'à 26%. AKCOME Optronique Les solutions sont capables de produire des tranches de silicium de 100 µm d'épaisseur avec un coefficient de température bas, sans PID et un rendement en eaux usées sans ammoniac.
4. Augmentation de l'énergie
Leur La série de modules Hyper-Ion présente un facteur bifacial ultra-élevé et la technologie brevetée d'interconnexion Hyper-link qui maximise la puissance de sortie. Énergie ressuscitée Les modules fournissent une puissance de 700 à 725 Wc avec une bifacialité de 110 à 132 cellules, optimisant le rendement de 22.8 à 23.3 %. Ils offrent un coefficient de température de puissance stable, des émissions de carbone ultra-faibles et une excellente performance anti-LID.
5. HuaSen
Cette entreprise industrielle leader en Chine fournit des plaquettes solaires à hétérojonction de silicium de type N (HJT) à très haute efficacité, cellules et modules. Huasun Les produits offrent une production d'énergie annuelle supérieure de 3 % à celle du module solaire biface TOPCon, avec une puissance allant jusqu'à 750 W et un rendement maximal de 24.16 %. Leur construction à double vitrage, leur encapsulation à base d'EPE et leur étanchéité PIB offrent des propriétés améliorées d'étanchéité, de résistance au feu et à la corrosion, adaptées aux conditions difficiles.
Panneaux à hétérojonction ou panneaux bifaciaux
Tous deux utilisent des revêtements passivants pour réduire la recombinaison de surface et améliorer l'efficacité, partageant ainsi certaines similitudes structurelles. La distinction essentielle réside dans le fait que hétérojonction les panneaux peuvent être développés pour une utilisation monofaciale ou bifaciale alors que les panneaux bifaciaux peuvent intégrer plusieurs technologies de base autres que le HJT.
Le tableau suivant compare les caractéristiques essentielles des modules solaires photovoltaïques bifaciaux et hétérojonctions (HJT) :
| Caractéristique | Modules bifaciaux | Modules HJT |
| Absorption de la lumière | Absorbe la lumière des côtés avant et arrière. | Une structure en couches améliore la séparation des paires électron-trou pour une efficacité accrue. |
| Efficacité | Atteignez une efficacité de plus de 30 %. | Atteignez jusqu'à 26.7 % d'efficacité. |
| Avantages | Flexibilité et adaptabilité de conception améliorées. | Efficacité de conversion accrue, tolérance à la température améliorée et taux de dégradation plus lents au fil du temps. |
| Défis | Pour un déploiement optimal, une modélisation et une simulation précises sont nécessaires en raison de l’impact constant de l’albédo sur les performances. | Des processus de fabrication complexes et des coûts de production plus élevés empêchent une utilisation plus large. |
Les deux technologies solaires photovoltaïques améliorent l’efficacité et les performances, offrant des avantages et des défis distincts tout en augmentant la praticité et la durabilité de la production d’énergie solaire.
Panneaux à hétérojonction ou panneaux en silicium cristallin traditionnels
La technologie d'hétérojonction améliore les panneaux c-Si traditionnels en améliorant la recombinaison et en corrigeant d'autres défauts. Comparons les deux technologies pour comprendre comment des modifications mineures de la structure cellulaire affectent les performances globales du module.
| Caractéristique | Hétérojonction (HJT) | Monocristallin (mono c-Si) | Polycristallin (poly c-Si) |
| Matériaux Couche absorbante | Mono c-Si et a-Si:H | Mono c-Si | Poly c-Si |
| Structure | Couche à base de plaquette mono-c-Si enfermée dans des couches de passivation a-Si:H | Jonction pn mono c-Si | Jonction pn poly c-Si |
| Durée de vie | 30 ans | 25-30 ans | |
| Coefficient de température (moyenne) | -0.21% / ºC | -0.446% / ºC | -0.387% / ºC |
| Efficacité la plus élevée enregistrée | 26.7 % | 25.4 % | 24.4 % |
| Part de marché | 5% | 36.0 % | 54.9 % |
| Prix | 0.34 $/S | 0.16 $/sem - 0.46 $/sem | 0.24 $/S |
Note: L'efficacité mentionnée peut varier selon les marques et leurs modèles.
En définitive, les cellules solaires à hétérojonction sont polyvalentes et très efficaces, ce qui les rend idéales pour les applications en espace restreint. Ces panneaux offrent d'excellentes performances, mais leur prix élevé devrait baisser dans les années à venir. Pour plus d'informations, continuez à lire nos articles de blog.
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