हेटेरोजंक्शन सोलर सेल पीवी बाजार में एक हालिया उन्नति है जो मानक मॉड्यूल की आम कमियों को संबोधित कर रही है। यह पुनर्संयोजन को कम करता है और गर्म जलवायु में प्रदर्शन को बेहतर बनाता है। आइए हम उनके बारे में और जानें।
हेटेरोजंक्शन सौर सेल और प्रौद्योगिकी
इन्हें सिलिकॉन हेटरोजंक्शन (SHJ) या इंट्रिंसिक थिन लेयर (HIT) वाले हेटरोजंक्शन सोलर पैनल के रूप में भी जाना जाता है। ये HJT सोलर सेल का एक समूह हैं जो उन्नत फोटोवोल्टाइक तकनीक का उपयोग करते हैं।
हेटेरोजंक्शन तकनीक को लेकर भ्रमित न हों। ये एन-टाइप मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सब्सट्रेट पर निर्मित होते हैं और इनके ऊपर नॉन-डोप्ड अमोर्फस सिलिकॉन परतें (ia-Si:H) लगाई जाती हैं, जिससे इनकी दक्षता और प्रदर्शन में सुधार होता है।
ये कोशिकाएँ तीन प्रमुख सामग्रियों से बनी होती हैं:
1. क्रिस्टलीय सिलिकॉन (c-Si) – पारंपरिक सौर पैनलों में इनका उपयोग होमोजंक्शन सौर सेल बनाने के लिए किया जाता है। ये दो प्रकार के होते हैं: पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन और मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन। हालांकि, बेहतर शुद्धता और दक्षता के कारण मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन को ही एचजेटी सौर सेल के लिए उपयुक्त माना जाता है।
2. अनाकार सिलिकॉन (a-Si) – इन सौर सेलों का प्रमुख घटक हाइड्रोजनीकरण द्वारा संश्लेषित किया जाता है ताकि घनत्व दोषों को दूर करके हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन (a-Si:H) प्राप्त किया जा सके। इस पदार्थ में डोपिंग करना आसान होता है और इसका बैंडगैप उच्च होता है।
3. इंडियम टिन ऑक्साइड (आईटीओ) – इन सौर सेलों में पारदर्शी चालक ऑक्साइड (टीसीओ) परत के लिए इसे ही चुना गया है, जबकि शोधकर्ता कम कीमत वाले इसके विकल्पों की खोज कर रहे हैं। आईटीओ की परावर्तनशीलता और चालकता इसे इन सौर सेलों के लिए एक आदर्श संपर्क और बाहरी परत बनाती है।
हेटेरोजंक्शन सौर कोशिकाओं का वर्गीकरण
डोपिंग इन सौर कोशिकाओं को एन-प्रकार और पी-प्रकार कोशिकाओं में विभेदित करता है:
- एन-प्रकार की कोशिकाएं फॉस्फोरस-डोप्ड सी-एसआई वेफर्स का उपयोग करती हैं जो ऋणात्मक चार्जिंग के लिए अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन प्रदान करते हैं और उन्हें बोरॉन-ऑक्सीजन-प्रेरित दक्षता में कमी के प्रति प्रतिरोधी बनाते हैं।
- बोरोन से डोपित पी-प्रकार कोशिकाएं अपने अंतरिक्ष विकिरण प्रतिरोध के कारण ये अंतरिक्ष अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं, क्योंकि ये सेल को एक इलेक्ट्रॉन कम प्रदान करते हैं, जो इसे धनात्मक रूप से आवेशित करता है।
हेटेरोजंक्शन सौर सेल कार्य सिद्धांत
इन सौर सेलों में अवशोषक पदार्थों की तीन परतें होती हैं, जिनमें पतली-फिल्म और पारंपरिक फोटोवोल्टाइक तकनीकों का संयोजन होता है। जब सूर्य की रोशनी इन पैनलों तक पहुँचती है, तो यह फोटोवोल्टाइक प्रभाव को सक्रिय करती है, जो फोटॉनों को बिजली में परिवर्तित करता है।
एचजेटी की मुख्य कार्य प्रक्रिया में निम्नलिखित शामिल हैं:
- सूर्य का प्रकाश इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करता है अवशोषक परत के पी.एन. जंक्शन पर उन्हें चालन बैंड में ले जाकर इलेक्ट्रॉन-होल युग्म (इह) का निर्माण किया जाता है।
- पी-डोप्ड परत से जुड़ा टर्मिनल उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को इकट्ठा करता है और बिजली पैदा करता है जो भार के माध्यम से बहता है।
- लोड से गुजरने के बाद, इलेक्ट्रॉन सेल के पीछे के संपर्क में लौटता है और एक विशेष जोड़ी की प्रक्रिया को पूरा करने के लिए एक छेद के साथ पुनर्संयोजित होता है।
यह प्रक्रिया मॉड्यूल द्वारा बिजली उत्पन्न करने के दौरान निरंतर चलती रहती है । मानक c-Si PV मॉड्यूल की दक्षता सीमित होती है क्योंकि सतह पर इलेक्ट्रॉन और होल आपस में मिलकर विद्युत प्रवाह में योगदान नहीं देते हैं।
एचजेटी सेल इस समस्या का समाधान करने के लिए ए-एसआई:एच से बनी एक उच्च बैंडगैप परत वाली पैसिवेटिंग सेमीकंडक्टर फिल्म का उपयोग करते हैं, जो चार्ज प्रवाह को धीमा करके पुनर्संयोजन को रोकती है। यह बफर परत चार्ज के प्रवाह को इतना धीमा कर देती है कि उच्च वोल्टेज प्राप्त हो सके, साथ ही इलेक्ट्रॉनों के एकत्र होने से पहले पुनर्संयोजन को रोककर दक्षता में वृद्धि करती है।
प्रकाश-अवशोषण प्रक्रिया के दौरान, तीनों अर्धचालक परतें फोटॉनों को अवशोषित करती हैं, जिससे उनका विद्युत में रूपांतरण सुगम हो जाता है ।
- शीर्ष परत अनाकार सिलिकॉन (a-Si:H) सूर्य के प्रकाश और परावर्तन को एकत्रित और ग्रहण करती है।
- मध्य परत, क्रिस्टलीय सिलिकॉन (सी-एसआई) बहुत कुशल है और फोटॉनों को बिजली में परिवर्तित करती है।
- निचली अनाकार सिलिकॉन परत (a-Si:H) शेष फोटॉनों को परिवर्तित करती है, जिससे कुल दक्षता में सुधार होता है।
क्या आप जानते हैं कि सोलर इंस्टॉलेशन की कीमतों में 10 वर्षों में 40% की गिरावट आई है , जिससे उद्योग को एक नए बाजार में विस्तार करने और देशभर में हजारों सिस्टम स्थापित करने में मदद मिली है।
प्रौद्योगिकियों के संयोजन से हेटेरोजंक्शन कोशिकाएं स्वयं द्वारा प्राप्त की जा सकने वाली ऊर्जा से अधिक ऊर्जा का उपयोग करने में सक्षम हो जाती हैं, जिससे 25% या उससे अधिक दक्षता प्राप्त होती है।
यह भी देखें: टॉपकॉन सोलर टेक्नोलॉजी पर एक संपूर्ण गाइड
हेटेरोजंक्शन सौर पैनल की कीमत
मौजूदा डिजाइनों के अनुसार, एसएचजे मॉड्यूल की लागत 0.48-0.56 यूएसडी/डब्ल्यू है , जबकि पारंपरिक मॉड्यूल की लागत 0.50 यूएसडी/डब्ल्यू है।
नोट: बाजार में उतार-चढ़ाव, ब्रांड में अंतर और क्षेत्रीय कारकों के कारण हेटरोजंक्शन सौर सेल की कीमतों में भिन्नता आ सकती है।
हेटेरोजंक्शन प्रौद्योगिकी के लाभ और नुकसान
उपयोगिता-पैमाने पर सेटिंग में हेटेरोजंक्शन सौर प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग 25 से 30% दक्षता प्रदान कर सकते हैं। हालाँकि, HJT के फायदे नुकसान के साथ भी आते हैं जो नीचे सूचीबद्ध हैं:
| फायदे | नुकसान |
| अधिक सूर्य प्रकाश को बिजली में परिवर्तित करके मानक सौर सेलों से बेहतर प्रदर्शन करें। | विनिर्माण और एकीकरण के लिए उन्नत कौशल और विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है। |
| उच्च तापमान पर कार्यकुशलता, जिससे प्रदर्शन में गिरावट कम होती है। | अपनी पतली बनावट के कारण ये क्षति के प्रति संवेदनशील हैं। |
| कम रोशनी में लगातार प्रदर्शन और बदलते मौसम की स्थिति के लिए आदर्श। | नमी के प्रति संवेदनशीलता से दक्षता और दीर्घायु पर असर पड़ता है। |
| 30% द्विमुखीपन के साथ 92% दक्षता इसे बड़े पैमाने की परियोजनाओं के लिए उपयुक्त बनाती है। | उत्पादन मात्रा प्रतिबंध, जटिल प्रौद्योगिकी और अर्धचालकों की विस्तृत श्रृंखला के कारण कीमतें बढ़ सकती हैं और उपलब्धता कम हो सकती है। |
| केवल 5-7 विनिर्माण चरणों की आवश्यकता होती है जिससे उत्पादन लागत कम हो जाती है। | हाल ही में लॉन्च होने के कारण, इसकी स्थापना और रखरखाव का अनुभव सीमित है। |
संदर्भ: 250°C पर निर्मित डबल-हेटेरोजंक्शन क्रिस्टलीय सिलिकॉन सेल, जिसकी दक्षता 12.9% है।
शीर्ष हेटेरोजंक्शन सौर सेल निर्माता
प्रमुख हेटरजंक्शन सौर पैनल निर्माता हैं:
1. आरईसी
उनकी अल्फा प्योर सीरीज़ उन्नत हेटरोजंक्शन (एचजेटी) सेल तकनीक का उपयोग करके 226 वाट/वर्ग मीटर से 470 वाट तक की पावर डेंसिटी प्रदान करती है। आरईसी ग्रुप के मॉड्यूल में गैपलेस सेल व्यवस्था, ट्विन डिज़ाइन और आवासीय उपयोग के लिए अनुकूलित आकर्षक डिज़ाइन है। ये पैनल विभिन्न परिस्थितियों में आदर्श पावर सुनिश्चित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च तापमान गुणांक, बेहतर विद्युत प्रवाह और निवेश पर त्वरित लाभ प्राप्त होता है।
साथ ही, आरईसी सोलर पैनल रिव्यू भी देखें ।
2. जिनर्जी
हम 24% से अधिक की असाधारण उच्च सेल दक्षता वाले बाइफेशियल एन-एचजेटी सौर मॉड्यूल पेश करते हैं । जिनर्जी मॉड्यूल में 9BB हाफ कट के साथ 166 सेल होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न परिस्थितियों में बिजली उत्पादन में 10%-35% की वृद्धि होती है। ये मॉड्यूल कम रोशनी में बेहतर प्रदर्शन, कम तापमान गुणांक और कम क्षरण के साथ उन्नत और लागत प्रभावी सेल और मॉड्यूल उत्पादन क्षमता प्रदान करते हैं।
3. एकेकॉम
AKCOME ऑप्ट्रोनिक्स अत्याधुनिक HJT सौर सेल और मॉड्यूल बनाने में विशेषज्ञता रखता है, जिनकी द्विसतत दर 95% और दक्षता 26% तक है। AKCOME ऑप्ट्रोनिक्स के समाधान 100μm मोटी सिलिकॉन स्लाइस का उत्पादन करने में सक्षम हैं, जो PID-मुक्त, कम तापमान गुणांक और अमोनिया-मुक्त अपशिष्ट जल उत्सर्जन प्रदान करते हैं।
4. बढ़ी हुई ऊर्जा
उनकी हाइपर-आयन मॉड्यूल श्रृंखला में अति उच्च द्विपथीय कारक और पेटेंटकृत हाइपर-लिंक इंटरकनेक्शन तकनीक है जो बिजली उत्पादन को अधिकतम करती है। राइज़न एनर्जी मॉड्यूल 700-725Wp का बिजली उत्पादन प्रदान करते हैं, जिसमें 110 से 132 सेल की द्विपथीयता होती है जो दक्षता को 22.8-23.3% तक बढ़ाती है। ये स्थिर बिजली तापमान गुणांक, अति निम्न कार्बन उत्सर्जन और मजबूत एंटी-एलआईडी प्रदर्शन प्रदान करते हैं।
5. हुआसेन
चीन की यह अग्रणी औद्योगिक कंपनी अति-उच्च दक्षता वाले एन-टाइप सिलिकॉन हेटरोजंक्शन (एचजेटी) सोलर वेफर्स , सेल्स और मॉड्यूल प्रदान करती है। हुआसुन के उत्पाद 750 वाट तक की पावर आउटपुट और 24.16% की अधिकतम दक्षता के साथ टॉपकॉन बाइफेशियल सोलर मॉड्यूल की तुलना में 3% अधिक वार्षिक ऊर्जा उत्पादन प्रदान करते हैं। डबल-ग्लास संरचना, ईपीई-आधारित एनकैप्सुलेंट और पीआईबी सीलिंग के कारण इनमें बेहतर जलरोधक, अग्निरोधक और संक्षारण-प्रतिरोधी गुण मौजूद हैं, जो कठोर परिस्थितियों के लिए उपयुक्त हैं।
हेटेरोजंक्शन बनाम बाइफेसियल पैनल
दोनों ही सतहों पर होने वाले पुनर्संयोजन को कम करने और दक्षता बढ़ाने के लिए पैसिवेटिंग कोटिंग का उपयोग करते हैं, जिससे उनमें कुछ संरचनात्मक समानताएं पाई जाती हैं। मुख्य अंतर यह है कि हेटरोजंक्शन पैनलों को मोनोफेशियल या बाइफेशियल उपयोग के लिए विकसित किया जा सकता है, जबकि बाइफेशियल पैनल एचजेटी के अलावा कई अन्य आधारभूत तकनीकों को एकीकृत कर सकते हैं।
निम्नलिखित तालिका में द्विमुखीय और विषमजंक्शन (एचजेटी) सौर पीवी मॉड्यूल की आवश्यक विशेषताओं की तुलना की गई है:
| विशेषता | द्विमुखीय मॉड्यूल | एचजेटी मॉड्यूल |
| प्रकाश अवशोषण | आगे और पीछे दोनों तरफ से प्रकाश को अवशोषित करें। | स्तरित संरचना उच्च दक्षता के लिए इलेक्ट्रॉन-होल युग्मों के पृथक्करण में सुधार करती है। |
| दक्षता | 30% से अधिक दक्षता प्राप्त करें। | 26.7% तक दक्षता प्राप्त करें। |
| फायदे | बेहतर डिज़ाइन लचीलापन और अनुकूलनशीलता. | समय के साथ रूपांतरण दक्षता में वृद्धि, तापमान सहनशीलता में सुधार और क्षरण दर में कमी। |
| चुनौतियां | इष्टतम परिनियोजन के लिए, प्रदर्शन पर एल्बिडो के लगातार प्रभाव के कारण सटीक मॉडलिंग और सिमुलेशन आवश्यक हैं। | जटिल विनिर्माण प्रक्रियाएं और अधिक उत्पादन लागत व्यापक उपयोग में बाधा डाल रही हैं। |
दोनों सौर पी.वी. प्रौद्योगिकियां दक्षता और प्रदर्शन में सुधार लाती हैं, जिससे विशिष्ट लाभ और चुनौतियां उत्पन्न होती हैं, तथा साथ ही सौर ऊर्जा उत्पादन की व्यावहारिकता और स्थिरता में भी वृद्धि होती है।
हेटेरोजंक्शन बनाम पारंपरिक क्रिस्टलीय सिलिकॉन पैनल
हेटेरोजंक्शन तकनीक पुनर्संयोजन में सुधार करके और अन्य कमियों को ठीक करके पारंपरिक सी-एसआई पैनलों को आगे बढ़ाती है। आइए हम दोनों तकनीकों की तुलना करके समझें कि सेल संरचना में मामूली बदलाव मॉड्यूल के समग्र प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करते हैं।
| विशेषता | हेटेरोजंक्शन (HJT) | मोनोक्रिस्टलाइन (मोनो सी-Si) | पॉलीक्रिस्टलाइन (पॉली सी-Si) |
| सामग्री अवशोषक परत | मोनो सी-Si और a-Si:H | मोनो सी-Si | पॉली सी-Si |
| संरचना | मोनो सी-Si वेफर-आधारित परत को a-Si:H निष्क्रिय परतों में रखा गया है | मोनो सी-एसआई पीएन जंक्शन | पॉली सी-एसआई पीएन जंक्शन |
| जिंदगी | 30 साल | 25-30 साल | |
| तापमान गुणांक (औसत) | -0.21% / ºC | -0.446% / ºC | -0.387% / ºC |
| उच्चतम दर्ज दक्षता | 26.7% तक | 25.4% तक | 24.4% तक |
| बाजार का हिस्सा | 5% | 36.0% तक | 54.9% तक |
| मूल्य रेंज | $0.34/वा | $0.16/W-$0.46/W | $0.24/वा |
नोट: उल्लिखित दक्षता ब्रांड और उनके मॉडल के आधार पर भिन्न हो सकती है।
आखिरकार, हेटेरोजंक्शन सोलर सेल बहुमुखी और अत्यधिक कुशल होते हैं, जो उन्हें सीमित स्थान के अनुप्रयोगों के लिए बेहतरीन बनाते हैं। ये पैनल बेहतरीन प्रदर्शन देते हैं, लेकिन इनकी कीमत बहुत ज़्यादा होती है, जिसके आने वाले सालों में कम होने की खबर है। ऐसी और जानकारीपूर्ण सामग्री के लिए, हमारे ब्लॉग पोस्ट पढ़ते रहें।
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