Heterojunction zonnecellen zijn een recente ontwikkeling in de PV-markt die veelvoorkomende nadelen van standaardmodules aanpakken. Het vermindert recombinatie en verbetert de prestaties in warme klimaten. Kom, laten we er meer over ontdekken.
Heterojunctie zonnecellen en technologie
Deze worden ook wel silicium-heterojuncties (SHJ) of heterojuncties met een intrinsieke dunne laag (HIT) zonnepanelen genoemd. Het betreft een groep HJT-zonnecellen die gebruikmaken van geavanceerde fotovoltaïsche technologie.
Laat u niet verwarren door wat heterojunctietechnologie precies inhoudt. Deze technologieën zijn gebouwd op een N-type monokristallijn siliciumsubstraat met daarop niet-gedoteerde amorfe siliciumlagen (ia-Si:H), wat hun efficiëntie en prestaties verbetert.
Deze cellen bestaan uit drie belangrijke materialen:
1. Kristallijn silicium (c-Si) – Conventionele zonnepanelen gebruiken dit materiaal voor de constructie van homojunctie-zonnecellen. Er zijn twee soorten: polykristallijn silicium en monokristallijn silicium. Voor HJT-zonnecellen wordt echter alleen monokristallijn silicium gebruikt vanwege de betere zuiverheid en efficiëntie.
2. Amorf silicium (a-Si) – Het belangrijkste onderdeel van deze zonnecellen is gehydrogeneerd om dichtheidsfouten te herstellen, waardoor gehydrogeneerd amorf silicium (a-Si:H) ontstaat. Dit materiaal is gemakkelijker te doteren en heeft een hogere bandgap.
3. Indiumtinoxide (ITO) – Dit is het gekozen materiaal voor de transparante geleidende oxide (TCO)-laag in deze zonnecellen, terwijl onderzoekers alternatieven onderzoeken om de kosten te verlagen. De reflectiviteit en geleidbaarheid van ITO maken het een ideale contact- en buitenlaag voor deze zonnecellen.
Classificatie van heterojunctiezonnecellen
Door doping worden deze zonnecellen onderscheiden in n-type en p-type cellen:
- N-type cellen gebruiken fosforgedoteerde c-Si wafers die extra elektronen leveren voor negatieve lading en ze bestand maken tegen de door boor-zuurstof veroorzaakte efficiëntievermindering.
- P-type cellen gedoteerd met boor zijn beter geschikt voor toepassingen in de ruimte, omdat ze bestand zijn tegen ruimtestraling. Hierdoor krijgt de cel één elektron minder, waardoor deze positief wordt geladen.
Werkingsprincipe van heterojunctiezonnecel
Deze zonnecellen maken gebruik van drie lagen absorberend materiaal, een combinatie van dunnefilm- en traditionele fotovoltaïsche technieken. Wanneer zonlicht deze panelen bereikt, treedt het fotovoltaïsche effect op, waarbij fotonen worden omgezet in elektriciteit.
Het belangrijkste werkproces van HJT omvat:
- Zonlicht stimuleert elektronen bij de PN-overgang van de absorberlaag, waardoor ze naar de geleidingsband worden verplaatst en elektron-gatparen (eh) worden gevormd.
- De terminal die aan de P-gedoteerde laag is bevestigd, verzamelt gestimuleerde elektronen en genereert elektriciteit die door de lading stroomt.
- Nadat het elektron door de belasting is gegaan, keert het terug naar het achterste contactpunt van de cel en recombineert het met een gat om de procedure van een bepaald eh-paar te voltooien.
Dit proces vindt continu plaats terwijl de modules elektriciteit opwekken . Standaard c-Si PV-modules hebben beperkingen in efficiëntie als gevolg van oppervlakterecombinatie, wat optreedt wanneer elektronen en gaten recombineren zonder bij te dragen aan de elektrische stroom.
HJT-cellen pakken dit probleem aan door gebruik te maken van een passiverende halfgeleiderfilm met een grotere bandgaplaag bestaande uit a-Si:H, die de ladingsstroom vertraagt om recombinatie te voorkomen. Deze bufferlaag vertraagt de ladingsstroom voldoende om een hoge spanning te leveren en voorkomt tegelijkertijd recombinatie voordat elektronen worden opgevangen, waardoor de efficiëntie wordt verbeterd.
Tijdens het lichtabsorptieproces absorberen alle drie de halfgeleiderlagen fotonen, waardoor deze in elektriciteit worden omgezet.
- De bovenste laag, amorf silicium (a-Si:H), verzamelt en vangt zonlicht en reflecties op.
- De middelste laag, kristallijn silicium (c-Si), is zeer efficiënt en zet fotonen om in elektriciteit.
- De onderste amorfe siliciumlaag (a-Si:H) zet de resterende fotonen om, waardoor de totale efficiëntie verbetert.
Wist u dat de prijzen voor de installatie van zonnepanelen in tien jaar tijd met 40% zijn gedaald? Dit heeft de sector geholpen om een nieuwe markt aan te boren en duizenden systemen in het hele land te installeren.
Door technologieën te combineren kunnen heterojunctiecellen meer energie opvangen dan ze afzonderlijk zouden kunnen opvangen, waardoor ze een efficiëntie van 25% of meer kunnen bereiken.
Zie ook: Een complete gids over TOPCon Solar-technologie
Prijs van heterojunctie zonnepanelen
Volgens de huidige ontwerpen kosten SHJ-modules 0.48-0.56 USD/W , vergeleken met 0.50 USD/W voor conventionele modules.
Let op: de prijzen van heterojunctie-zonnecellen kunnen variëren als gevolg van marktschommelingen, merkverschillen en regionale factoren.
Voordelen en nadelen van heterojunctietechnologie
Toepassingen van heterojunction solar technologie in utility-scale settings kunnen een efficiëntie van 25 tot 30% bieden. Echter, de voordelen van HJT hebben ook nadelen die hieronder worden opgesomd:
| Voordelen | Nadelen |
| Presteren beter dan standaard zonnecellen doordat ze meer zonlicht omzetten in elektriciteit. | Voor productie en integratie zijn geavanceerde vaardigheden en gespecialiseerde apparatuur vereist. |
| Efficiënt bij hoge temperaturen om prestatievermindering te beperken. | Gevoelig voor beschadiging vanwege hun dunne bouw. |
| Presteert consistent bij weinig licht en is ideaal bij wisselende weersomstandigheden. | Vochtgevoeligheid heeft een negatief effect op de efficiëntie en levensduur. |
| 30% efficiëntie met 92% bifacialiteit, waardoor het perfect is voor grootschalige projecten. | Beperkingen in het productievolume, complexe technologie en een breed scala aan halfgeleiders kunnen de prijzen opdrijven en de beschikbaarheid beperken. |
| Er zijn slechts 5-7 productiestappen nodig, waardoor de productiekosten dalen. | Omdat het nog maar kort geleden is gelanceerd, is er nog maar beperkte ervaring met installatie en onderhoud. |
Kruisverwijzing: Dubbele heterojunctie kristallijne siliciumcel vervaardigd bij 250 °C met een rendement van 12.9%
Topfabrikanten van heterojunctiezonnecellen
De belangrijkste fabrikanten van heterjunctiezonnepanelen zijn:
1. OPNAME
De Alpha Pure-serie van REC Group maakt gebruik van geavanceerde heterojunctieceltechnologie (HJT) om een vermogensdichtheid te leveren van 226 watt/m² tot 470 watt. De module van REC Group heeft een naadloze celopstelling, een dubbel ontwerp en een strakke esthetiek, geoptimaliseerd voor residentiële toepassingen. Deze panelen garanderen een ideaal vermogen onder diverse omstandigheden, wat resulteert in een hogere temperatuurcoëfficiënt, een verbeterde elektrische doorstroming en een snel rendement op de investering.
Bekijk ook de REC zonnepanelen review.
2. JINERGIE
Wij bieden bifaciale N-HJT zonnepanelen aan met een superhoge celrendement van meer dan 24%. Jinergy- modules hebben 166 cellen met een 9BB-halfsnede, wat resulteert in een vermogensverbetering van 10% tot 35% onder diverse omstandigheden. Ze bieden een geavanceerde en kosteneffectieve productiecapaciteit voor cellen en modules met goede prestaties bij weinig licht, een lage temperatuurcoëfficiënt en verminderde degradatie.
3. AKKOMEN
Wij zijn gespecialiseerd in geavanceerde HJT-zonnecellen en -modules met een bifaciale verhouding van 95% en een rendement tot 26%. De oplossingen van AKCOME Optronics maken de productie mogelijk van 100 μm dikke siliciumplaten met PID-vrije, lage temperatuurcoëfficiënt en ammoniakvrije afvalwaterafvoer.
4. Verhoogde energie
Hun Hyper-Ion Module-serie heeft een extreem hoge bifaciale factor en gepatenteerde Hyper-link Interconnection-technologie die het vermogen maximaliseert. Risen Energy- modules leveren een vermogen van 700-725 Wp met een bifacialiteit van 110 tot 132 cellen, wat de efficiëntie met 22.8-23.3% optimaliseert. Ze bieden een stabiele vermogens-temperatuurcoëfficiënt, ultralage CO2-uitstoot en sterke anti-LID-prestaties.
5.Hua Sen
Dit toonaangevende Chinese industriële bedrijf levert ultra-efficiënte N-type silicium heterojunctie (HJT) zonnecellen , wafers en modules. Huasun -producten leveren 3% meer jaarlijkse energieproductie dan de TOPCon bifaciale zonnemodule, met een vermogen tot 750W en een maximaal rendement van 24.16%. De dubbelglasconstructie, de EPE-gebaseerde inkapseling en de PIB-afdichting zorgen voor verbeterde waterdichtheid, brandwerendheid en corrosiebestendigheid, waardoor ze geschikt zijn voor zware omstandigheden.
Heterojunctie versus bifaciale panelen
Beide maken gebruik van passiverende coatings om oppervlakterecombinatie te verminderen en de efficiëntie te verbeteren, waardoor ze bepaalde structurele overeenkomsten vertonen. Het essentiële verschil is dat heterojunctiepanelen ontwikkeld kunnen worden voor monofaciaal of bifaciaal gebruik, terwijl bifaciale panelen meerdere basistechnologieën naast HJT kunnen integreren.
De volgende tabel vergelijkt de essentiële kenmerken van bifaciale en heterojunctie (HJT) zonne-PV-modules:
| Kenmerk | Bifaciale modules | HJT-modules |
| Lichte absorptie | Absorbeer licht van zowel de voor- als de achterkant. | Een gelaagde structuur verbetert de scheiding van elektron-gatparen en zorgt zo voor een hogere efficiëntie. |
| Efficiëntie | Bereik een efficiëntie van meer dan 30%. | Bereik een efficiëntie tot 26.7%. |
| Voordelen | Verbeterde ontwerpflexibiliteit en aanpasbaarheid. | Hogere conversie-efficiëntie, verbeterde temperatuurtolerantie en lagere afbraaksnelheden in de loop van de tijd. |
| Challenges | Voor een optimale implementatie zijn nauwkeurige modellering en simulatie noodzakelijk vanwege de constante impact van albedo op de prestaties. | Complexe productieprocessen en hogere productiekosten staan een bredere toepassing in de weg. |
Beide zonne-PV-technologieën verbeteren de efficiëntie en prestaties en bieden zowel duidelijke voordelen als uitdagingen. Tegelijkertijd vergroten ze de bruikbaarheid en duurzaamheid van de opwekking van zonne-energie.
Heterojunctie versus traditionele kristallijne siliciumpanelen
Heterojunction-technologie verbetert traditionele c-Si-panelen door recombinatie te verbeteren en andere tekortkomingen te verhelpen. Laten we de twee technologieën vergelijken om te begrijpen hoe kleine veranderingen in de celstructuur de algehele prestaties van de module beïnvloeden.
| Kenmerk | Heterojunctie (HJT) | Monokristallijn (mono c-Si) | Polykristallijn (poly c-Si) |
| Materialen Absorberlaag | Mono c-Si en a-Si:H | Mono c-Si | Poly-c-Si |
| Structuur | Mono c-Si wafer-gebaseerde laag omhuld door a-Si:H passiveringslagen | Mono c-Si pn-overgang | Poly c-Si pn-overgang |
| Levensduur | 30 jaar | 25-30 jaar | |
| Temperatuurcoëfficiënt (gemiddeld) | -0.21% / ºC | -0.446% / ºC | -0.387% / ºC |
| Hoogst geregistreerde efficiëntie | 26.7% | 25.4% | 24.4% |
| Marktaandeel | 5% | 36.0% | 54.9% |
| Prijsklasse | $ 0.34/W | $0.16/W-$0.46/W | $ 0.24/W |
Let op: de vermelde efficiëntie kan variëren afhankelijk van het merk en het model.
Uiteindelijk zijn heterojunctiezonnecellen veelzijdig en zeer efficiënt, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen met beperkte ruimte. Deze panelen bieden geweldige prestaties, maar hebben een stevig prijskaartje dat naar verluidt in de komende jaren zal dalen. Blijf onze blogposts lezen voor meer van dergelijke informatieve content.
Aanbevolen: 20+ krachtigste zonnepanelen met het hoogste wattage
