Le celle solari a eterogiunzione rappresentano una recente innovazione nel mercato fotovoltaico, che risolve i comuni inconvenienti dei moduli standard. Riducono la ricombinazione e migliorano le prestazioni nei climi caldi. Scopriamo di più su di loro.
Celle solari a eterogiunzione e tecnologia
Questi sono anche noti come pannelli solari a eterogiunzione di silicio (SHJ) o a eterogiunzione con strato sottile intrinseco (HIT). Questi sono un gruppo di celle solari HJT che utilizzano la tecnologia fotovoltaica avanzata.
Non confondetevi su cosa sia la tecnologia dell'eterogiunzione. Queste sono costruito su un substrato di silicio monocristallino di tipo N e presentano strati di silicio amorfo non drogato (ia-Si:H) posizionati sulla parte superiore, il che ne migliora l'efficienza e le prestazioni.
Queste celle sono costituite da tre materiali chiave:
1. Silicio cristallino (c-Si) - I pannelli solari convenzionali li utilizzano per costruire celle solari a omogiunzione. Sono di due tipi: silicio policristallino e silicio monocristallino. Tuttavia, il monocristallino è l'unico considerato per le celle solari HJT per via della sua migliore purezza ed efficienza.
2. Silicio amorfo (a-Si) – Il componente chiave di queste celle solari è idrogenato per correggere i difetti di densità che producono silicio amorfo idrogenato (a-Si:H). Questo materiale è più facile da drogare e ha un bandgap più elevato.
3. Ossido di indio e stagno (ITO) – È il materiale scelto per lo strato di ossido conduttivo trasparente (TCO) in queste celle solari, mentre i ricercatori stanno esplorando alternative a prezzi più bassi. La riflettività e la conduttività dell'ITO lo rendono un contatto ideale e uno strato esterno per queste celle solari.
Classificazione delle celle solari a eterogiunzione
Il drogaggio differenzia queste celle solari in celle di tipo n e di tipo p:
- Le celle di tipo N utilizzano wafer di c-Si drogati con fosforo che forniscono elettroni aggiuntivi per la carica negativa e li rendono resistenti alla riduzione di efficienza indotta dall'azione del boro-ossigeno.
- Cellule di tipo P drogate con boro sono più adatti alle applicazioni spaziali perché la loro resistenza alle radiazioni spaziali fornisce alla cella un elettrone in meno che la carica positivamente.
Principio di funzionamento delle celle solari a eterogiunzione
Queste celle solari utilizzare tre strati di materiali assorbenti Combinando tecniche fotovoltaiche a film sottile e tradizionali. Quando la luce solare raggiunge questi pannelli, innesca l'effetto fotovoltaico che converte i fotoni in elettricità.
Il processo di lavoro principale dell'HJT prevede:
- La luce solare stimola gli elettroni nella giunzione PN dello strato assorbente, spostandoli nella banda di conduzione e formando coppie elettrone-lacuna (eh).
- Il terminale attaccato allo strato drogato P raccoglie gli elettroni stimolati e genera elettricità che scorre attraverso il carico.
- Dopo aver attraversato il carico, l'elettrone ritorna al contatto posteriore della cella e si ricombina con una lacuna per completare la procedura di una particolare coppia eh.
Questo il processo avviene continuamente mentre i moduli generano elettricitàI moduli fotovoltaici c-Si standard presentano limitazioni di efficienza dovute alla ricombinazione superficiale che si verifica quando elettroni e lacune si ricombinano senza contribuire al flusso elettrico.
Le cellule HJT affrontano questo problema utilizzando un film semiconduttore passivante con uno strato di bandgap più ampio Composto da a-Si:H che rallenta il flusso di carica per impedire la ricombinazione. Questo strato tampone rallenta il flusso di carica a sufficienza da fornire un'alta tensione, impedendo al contempo la ricombinazione prima che gli elettroni vengano raccolti, migliorando così l'efficienza.
Durante il processo di assorbimento della luce, tutti e tre gli strati semiconduttori assorbono i fotoni facilitandone la conversione in elettricità.
- Lo strato superiore, in silicio amorfo (a-Si:H), raccoglie e cattura la luce solare e i suoi riflessi.
- Lo strato intermedio, in silicio cristallino (c-Si), è molto efficiente e converte i fotoni in elettricità.
- Lo strato inferiore di silicio amorfo (a-Si:H) converte i fotoni rimanenti, migliorando l'efficienza complessiva.
Sapevi che i prezzi per l'installazione degli impianti solari sono caduta di 40% da oltre 10 anni aiuta il settore a crescere in un nuovo mercato e a installare migliaia di sistemi in tutto il paese.
Combinando le tecnologie, le celle a eterogiunzione riescono a sfruttare più energia di quanta ne potrebbero catturare singolarmente, raggiungendo un'efficienza del 25% o superiore.
Vedi anche: Una guida completa sulla tecnologia solare TOPCon
Prezzo dei pannelli solari a eterogiunzione
Secondo i progetti attuali, i moduli SHJ costano 0.48-0.56 USD/settimana rispetto a 0.50 USD/W per i moduli convenzionali.
Nota: I prezzi delle celle solari a eterogiunzione possono variare a causa delle fluttuazioni del mercato, delle differenze di marca e di fattori regionali.
Vantaggi e svantaggi della tecnologia dell'eterogiunzione
Le applicazioni della tecnologia solare a eterogiunzione in contesti di grandi dimensioni possono offrire un'efficienza dal 25 al 30%. Tuttavia, i pro dell'HJT presentano anche dei contro, elencati di seguito:
| Vantaggi | Svantaggi |
| Superano le prestazioni delle celle solari standard convertendo più luce solare in elettricità. | Per la produzione e l'integrazione sono necessarie competenze avanzate e attrezzature specializzate. |
| Efficiente ad alte temperature per ridurre il degrado delle prestazioni. | Sono sensibili ai danni a causa della loro struttura sottile. |
| Prestazioni costanti in condizioni di scarsa illuminazione e ideali in caso di condizioni meteorologiche variabili. | La sensibilità all'umidità compromette l'efficienza e la longevità. |
| Efficienza del 30% con bifaccialità del 92%, il che lo rende perfetto per progetti su larga scala. | Le limitazioni del volume di produzione, la tecnologia complessa e un'ampia gamma di semiconduttori potrebbero far aumentare i prezzi e ridurne la disponibilità. |
| Sono necessarie solo 5-7 fasi di produzione, riducendo così i costi di produzione. | A causa del suo lancio recente, l'esperienza di installazione e manutenzione è limitata. |
Riferimento incrociato: Cella in silicio cristallino a doppia eterogiunzione realizzata a 250°C con efficienza del 12.9%
I principali produttori di celle solari a eterogiunzione
I principali produttori di pannelli solari a eterogiunzione sono:
1. RIC
Vostro La serie Alpha Pure utilizza la tecnologia avanzata delle celle a eterogiunzione (HJT) per fornire una densità di potenza che va da 226 watt/m² a 470 watt. Gruppo RECIl modulo di presenta una disposizione delle celle senza interruzioni, un design gemellare e un'estetica elegante, ottimizzata per applicazioni residenziali. Questi pannelli garantiscono una potenza ideale in una varietà di condizioni, con conseguente coefficiente di temperatura più elevato, flusso elettrico migliorato e un rapido ritorno sull'investimento.
Inoltre, controllare la Recensione del pannello solare REC
2. JINERGIA
Offri moduli solari bifacciali N-HJT con efficienza cellulare super elevata superiore al 24%. Jinergia I moduli sono composti da 166 celle con un taglio a 9 celle, che si traduce in un miglioramento della potenza del 10%-35% in diverse condizioni. Offrono una capacità produttiva avanzata ed economica di celle e moduli, con prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione, basso coefficiente di temperatura e ridotta degradazione.
3. AKCOME
Specializzati in celle e moduli solari HJT all'avanguardia con un tasso bifacciale del 95% ed un'efficienza fino al 26%. AKCOME Optronica Le soluzioni sono in grado di produrre fette di silicio spesse 100 μm con basso coefficiente di temperatura e prive di PID, e con acque reflue in uscita prive di ammoniaca.
4. Energia aumentata
Vostro La serie di moduli Hyper-Ion ha un fattore bifacciale ultra-elevato e tecnologia brevettata Hyper-link Interconnection che massimizza la potenza in uscita. Energia risorta I moduli forniscono una potenza di 700-725 Wp con una bifaccialità da 110 a 132 celle che ottimizza l'efficienza del 22.8-23.3%. Offrono un coefficiente di temperatura di potenza costante, emissioni di carbonio bassissime e ottime prestazioni anti-LID.
5. HuaSen
Questa è l'azienda leader industriale della Cina fornisce wafer solari a eterogiunzione di silicio di tipo N (HJT) ad altissima efficienza, celle e moduli. Huasun I prodotti offrono una produzione energetica annua superiore del 3% rispetto al modulo solare bifacciale TOPCon, con potenze fino a 750 W e un'efficienza massima del 24.16%. La struttura a doppio vetro, l'incapsulamento a base di EPE e la sigillatura PIB offrono migliori qualità di impermeabilità, ignifugazione e resistenza alla corrosione, adatte anche a condizioni estreme.
Pannelli eterogiunzione vs. pannelli bifacciali
Entrambi utilizzano rivestimenti passivanti per ridurre la ricombinazione superficiale e migliorare l'efficienza, condividendo così alcune somiglianze strutturali. La differenza essenziale è che eterogiunzione i pannelli possono essere sviluppati per uso monofacciale o bifacciale mentre i pannelli bifacciali possono integrare diverse tecnologie di base oltre all'HJT.
La tabella seguente confronta le caratteristiche essenziali dei moduli fotovoltaici bifacciali e eterogiunzione (HJT):
| Caratteristica | Moduli bifacciali | Moduli HJT |
| Assorbimento della luce | Assorbono la luce sia dalla parte anteriore che da quella posteriore. | Una struttura a strati migliora la separazione delle coppie elettrone-lacuna per una maggiore efficienza. |
| EFFICIENZA | Ottieni un'efficienza superiore al 30%. | Ottieni un'efficienza fino al 26.7%. |
| Vantaggi | Maggiore flessibilità e adattabilità della progettazione. | Maggiore efficienza di conversione, migliore tolleranza alla temperatura e velocità di degradazione più lente nel tempo. |
| Le sfide | Per un'implementazione ottimale, sono necessarie una modellazione e una simulazione accurate, dato l'impatto costante dell'albedo sulle prestazioni. | Processi di fabbricazione complessi e costi di produzione più elevati ne impediscono un utilizzo più diffuso. |
Entrambe le tecnologie fotovoltaiche migliorano l'efficienza e le prestazioni, offrendo vantaggi e sfide distinti, aumentando al contempo la praticità e la sostenibilità della produzione di energia solare.
Pannelli di silicio cristallino eterogiunto vs. tradizionali
La tecnologia a eterogiunzione rappresenta un progresso rispetto ai tradizionali pannelli c-Si, migliorando la ricombinazione e correggendo altri difetti. Confrontiamo le due tecnologie per capire come piccole modifiche alla struttura delle celle influiscano sulle prestazioni complessive del modulo.
| Caratteristica | Eterogiunzione (HJT) | Monocristallino (mono c-Si) | Policristallino (poli c-Si) |
| Strato assorbente dei materiali | Mono c-Si e a-Si:H | Mono c-Si | Poli c-Si |
| Structure | Strato a base di wafer c-Si mono racchiuso in strati passivanti a-Si:H | Giunzione pn mono c-Si | Giunzione pn poli c-Si |
| Durata della vita | 30 anni | anni 25-30 | |
| Coefficiente di temperatura (medio) | -0.21% / ºC | -0.446% / ºC | -0.387% / ºC |
| Massima efficienza registrata | 26.7% | 25.4% | 24.4% |
| Quota di mercato | 5% | 36.0% | 54.9% |
| Fascia di prezzo | $ 0.34/settimana | $ 0.16/settimana - $ 0.46/settimana | $ 0.24/settimana |
Nota: L'efficienza indicata può variare a seconda delle marche e dei modelli.
In definitiva, le celle solari a eterogiunzione sono versatili e altamente efficienti, il che le rende ideali per applicazioni con spazi limitati. Questi pannelli offrono ottime prestazioni, ma hanno prezzi elevati, che si prevede diminuiranno nei prossimi anni. Per ulteriori contenuti informativi, continuate a leggere i nostri articoli del blog.
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