Heterozłączowe ogniwa słoneczne to najnowszy postęp na rynku PV, który rozwiązuje typowe wady standardowych modułów. Zmniejsza rekombinację i poprawia wydajność w gorącym klimacie. Przyjdź i dowiedz się więcej na ich temat.
Heterozłączowe ogniwa słoneczne i technologia
Są one również znane jako heterozłącza krzemowe (SHJ) lub panele słoneczne z heterozłączami i cienką warstwą wewnętrzną (HIT). To grupa ogniw słonecznych HJT wykorzystujących zaawansowaną technologię fotowoltaiczną.
Nie daj się zwieść technologii heterozłączowej. Są one zbudowane na podłożu z monokrystalicznego krzemu typu N i mają na wierzchu warstwy niedomieszkowanego krzemu amorficznego (ia-Si:H), co poprawia ich wydajność i osiągi.
Ogniwa te zbudowane są z trzech głównych materiałów:
1. Krzem krystaliczny (c-Si) – Konwencjonalne panele słoneczne wykorzystują go do budowy homozłączowych ogniw słonecznych. Występują w dwóch rodzajach: krzemie polikrystalicznym i monokrystalicznym. Jednak monokrystaliczny jest jedynym branym pod uwagę w przypadku ogniw słonecznych HJT ze względu na jego wyższą czystość i wydajność.
2. Krzem amorficzny (a-Si) – Kluczowy komponent tych ogniw słonecznych jest uwodorniany w celu naprawy błędów gęstości, tworząc uwodorniony krzem amorficzny (a-Si:H). Materiał ten jest łatwiejszy do domieszkowania i ma większą przerwę energetyczną.
3. Tlenek indu i cyny (ITO) – jest to materiał wybrany do wykonania przezroczystej warstwy przewodzącego tlenku (TCO) w tych ogniwach słonecznych, a naukowcy badają jego alternatywy, pozwalające na obniżenie kosztów. Odbicie i przewodność ITO sprawiają, że jest to idealna warstwa kontaktowa i zewnętrzna dla tych ogniw słonecznych.
Klasyfikacja ogniw słonecznych heterozłączowych
Domieszkowanie różnicuje ogniwa słoneczne na ogniwa typu n i typu p:
- Ogniwa typu N wykorzystują płytki c-Si domieszkowane fosforem które zapewniają dodatkowe elektrony do ujemnego ładowania i czynią je odpornymi na redukcję wydajności wywołaną przez bor i tlen.
- Ogniwa typu P domieszkowane borem są lepiej przystosowane do zastosowań kosmicznych ze względu na swoją odporność na promieniowanie kosmiczne, przez co komórka otrzymuje o jeden elektron mniej, co powoduje naładowanie jej dodatnie.
Zasada działania ogniwa słonecznego heterozłączowego
Te ogniwa słoneczne wykorzystują trzy warstwy materiałów absorbujących, łącząc technologię cienkowarstwową z tradycyjnymi technikami fotowoltaicznymi. Gdy światło słoneczne dociera do tych paneli, inicjuje efekt fotowoltaiczny, który przekształca fotony w energię elektryczną.
Główny proces pracy HJT obejmuje:
- Światło słoneczne stymuluje elektrony na złączu PN warstwy absorbującej, co powoduje ich przesunięcie do pasma przewodnictwa i utworzenie par elektron-dziura (eh).
- Terminal przyłączony do warstwy domieszkowanej P zbiera stymulowane elektrony i wytwarza energię elektryczną który przepływa przez ładunek.
- Po przejściu przez ładunek elektron powraca do tylnego styku ogniwa i łączy się z dziurą, aby dokończyć procedurę konkretnej pary eh.
Proces ten zachodzi w sposób ciągły, ponieważ moduły generują energię elektryczną . Standardowe moduły fotowoltaiczne c-Si mają ograniczenia wydajności ze względu na rekombinację powierzchniową, która zachodzi, gdy elektrony i dziury rekombinują, nie przyczyniając się do przepływu prądu.
Ogniwa HJT rozwiązują ten problem, wykorzystując pasywującą warstwę półprzewodnikową z warstwą o większej przerwie energetycznej, złożoną z a-Si:H, która spowalnia przepływ ładunku, zapobiegając rekombinacji. Ta warstwa buforowa spowalnia przepływ ładunku na tyle, aby zapewnić wysokie napięcie, a jednocześnie zapobiega rekombinacji przed zebraniem elektronów, zwiększając w ten sposób wydajność.
W procesie absorpcji światła wszystkie trzy warstwy półprzewodnikowe pochłaniają fotony, umożliwiając ich zamianę na energię elektryczną.
- Górna warstwa amorficznego krzemu (a-Si:H) zbiera i przechwytuje światło słoneczne i odbicia.
- Środkowa warstwa, czyli krystaliczny krzem (c-Si), jest bardzo wydajna i przetwarza fotony na energię elektryczną.
- Dolna warstwa amorficznego krzemu (a-Si:H) przetwarza pozostałe fotony, co zwiększa całkowitą wydajność.
Czy wiesz, że ceny instalacji solarnych spadły o 40% w ciągu 10 lat, co pomogło branży rozwinąć się na nowym rynku i uruchomić tysiące systemów w całym kraju?
Łącząc technologie, ogniwa heterozłączowe są w stanie pozyskać więcej energii, niż mogłyby uzyskać, gdyby działały osobno, osiągając sprawność wynoszącą 25% lub więcej.
Zobacz także: Kompletny przewodnik po technologii solarnej TOPCon
Cena paneli słonecznych heterozłączowych
Według obecnych projektów moduły SHJ kosztują 0.48–0.56 USD/W w porównaniu do 0.50 USD/W w przypadku modułów konwencjonalnych.
Uwaga: Ceny heterozłączowych ogniw słonecznych mogą się różnić ze względu na wahania rynkowe, różnice między markami i czynniki regionalne.
Zalety i wady technologii heterozłączowej
Zastosowania technologii solarnej heterozłączowej w zastosowaniach na skalę przemysłową mogą zapewnić wydajność od 25 do 30%. Jednak zalety HJT mają też wady, które wymieniono poniżej:
| Zalety | Wady |
| Osiągnij lepsze wyniki niż standardowe ogniwa słoneczne, przetwarzając więcej światła słonecznego na energię elektryczną. | Do produkcji i integracji niezbędne są zaawansowane umiejętności i specjalistyczny sprzęt. |
| Skutecznie działa w wysokich temperaturach, ograniczając spadek wydajności. | Podatne na uszkodzenia ze względu na cienką konstrukcję. |
| Sprawdza się przy słabym oświetleniu i zmieniających się warunkach pogodowych. | Wrażliwość na wilgoć negatywnie wpływa na wydajność i trwałość. |
| Sprawność na poziomie 30% i dwustronność na poziomie 92% sprawiają, że urządzenie doskonale nadaje się do projektów na dużą skalę. | Ograniczenia wielkości produkcji, złożona technologia i szeroka gama półprzewodników mogą spowodować wzrost cen i ograniczenie dostępności. |
| Wymaganych jest tylko 5–7 etapów produkcji, co pozwala na redukcję kosztów produkcji. | Ze względu na niedawne wprowadzenie produktu na rynek, doświadczenie w zakresie jego instalacji i konserwacji jest ograniczone. |
Odniesienie: Ogniwo krzemowe krystaliczne z podwójnym heterozłączem, wytworzone w temperaturze 250°C z wydajnością 12.9%
Najlepsi producenci heterozłączowych ogniw słonecznych
Głównymi producentami paneli słonecznych z heterozłączami są:
1. REK
Seria Alpha Pure wykorzystuje zaawansowaną technologię ogniw heterozłączowych (HJT) , zapewniając gęstość mocy od 226 watów/m² do 470 watów. Moduł REC Group charakteryzuje się bezprzerwowym układem ogniw, podwójną konstrukcją i elegancką estetyką zoptymalizowaną pod kątem zastosowań mieszkaniowych. Panele te zapewniają idealną moc w różnych warunkach, co przekłada się na wyższy współczynnik temperaturowy, lepszy przepływ energii elektrycznej i szybki zwrot z inwestycji.
Sprawdź także recenzję paneli słonecznych REC
2. JINERGIA
Oferujemy dwustronne moduły fotowoltaiczne N-HJT o wyjątkowo wysokiej sprawności ogniw, przekraczającej 24%. Moduły Jinergy składają się ze 166 ogniw z półciętym rdzeniem 9BB, co przekłada się na wzrost mocy o 10–35% w różnych warunkach. Zapewniają one zaawansowaną i ekonomiczną produkcję ogniw i modułów, charakteryzującą się niskim współczynnikiem temperaturowym i niską degradacją.
3. PRZYJDŹ
Specjalizujemy się w najnowocześniejszych ogniwach i modułach słonecznych HJT o współczynniku bifacjalnym 95% i sprawności do 26%. Rozwiązania AKCOME Optronics umożliwiają produkcję warstw krzemowych o grubości 100 μm z wolnymi od PID, niskim współczynnikiem temperaturowym i ściekami wolnymi od amoniaku.
4. Wzrosła energia
Seria modułów Hyper- Ion charakteryzuje się ultrawysokim współczynnikiem bifacialnym i opatentowaną technologią Hyper-link Interconnection, która maksymalizuje moc wyjściową. Moduły Risen Energy zapewniają moc wyjściową na poziomie 700-725 Wp przy bifacialności od 110 do 132 ogniw, co optymalizuje sprawność o 22.8-23.3%. Oferują one stabilny współczynnik temperaturowy mocy, ultraniską emisję dwutlenku węgla i wysoką odporność na LID.
5. HuaSen
Ta wiodąca chińska firma przemysłowa dostarcza ultrawydajne płytki , ogniwa i moduły fotowoltaiczne z heterozłączem krzemowym typu N (HJT). Produkty Huasun zapewniają o 3% większą roczną produkcję energii niż dwustronne moduły fotowoltaiczne TOPCon, o mocy wyjściowej do 750 W i maksymalnej sprawności 24.16%. Konstrukcja z podwójnym szkłem, hermetyzacja na bazie EPE oraz uszczelnienie PIB zapewniają lepszą wodoodporność, ognioodporność i odporność na korozję, co sprawdza się w trudnych warunkach.
Heterozłącze kontra panele bifacjalne
Oba rozwiązania wykorzystują powłoki pasywujące, aby zmniejszyć rekombinację powierzchni i poprawić wydajność, a tym samym charakteryzują się pewnymi podobieństwami strukturalnymi. Istotną różnicą jest to, że panele heterozłączowe mogą być projektowane do zastosowań monofacjalnych lub bifacjalnych, podczas gdy panele bifacjalne mogą integrować kilka technologii bazowych innych niż HJT.
W poniższej tabeli porównano podstawowe cechy modułów fotowoltaicznych bifacjalnych i heterozłączowych (HJT):
| Charakterystyka | Moduły bifacjalne | Moduły HJT |
| Absorpcja światła | Absorbują światło zarówno z przodu, jak i z tyłu. | Struktura warstwowa poprawia separację par elektron-dziura, co przekłada się na wyższą wydajność. |
| Wydajność: | Osiągnij wydajność ponad 30%. | Osiągnij wydajność do 26.7%. |
| Zalety | Poprawiona elastyczność i zdolność adaptacji projektu. | Zwiększona wydajność konwersji, poprawiona tolerancja temperaturowa i wolniejsze tempo degradacji w czasie. |
| Wyzwania | Aby zapewnić optymalne wdrożenie, konieczne jest dokładne modelowanie i symulacja ze względu na stały wpływ albedo na wydajność. | Złożoność procesów produkcyjnych i wyższe koszty produkcji uniemożliwiają szersze zastosowanie. |
Obie technologie fotowoltaiczne poprawiają wydajność i efektywność, zapewniając wyraźne korzyści, ale i stawiając czoła wyzwaniom, jednocześnie zwiększając praktyczność i zrównoważony charakter wytwarzania energii słonecznej.
Heterozłącze kontra tradycyjne panele z krzemu krystalicznego
Technologia heterozłączy rozwija tradycyjne panele c-Si poprzez poprawę rekombinacji i naprawę innych niedociągnięć. Porównajmy te dwie technologie, aby zrozumieć, jak drobne zmiany w strukturze komórki wpływają na ogólną wydajność modułu.
| Charakterystyka | Heterozłącze (HJT) | Monokrystaliczny (mono c-Si) | Polikrystaliczny (poli c-Si) |
| Materiały Warstwa absorbująca | Mono c-Si i a-Si:H | Mono-c-Si | Poli c-Si |
| Structure | Warstwa na bazie monokrystalicznego wafla c-Si umieszczona w pasywujących warstwach a-Si:H | Złącze mono c-Si pn | Złącze pn poli c-Si |
| Żywotność | 30 roku | 25-30 lat | |
| Współczynnik temperaturowy (średni) | -0.21% / ºC | -0.446% / ºC | -0.387% / ºC |
| Najwyższa odnotowana wydajność | 26.7% | 25.4% | 24.4% |
| Udział w rynku | 5% | 36.0% | 54.9% |
| Przedział cenowy | 0.34 USD/W | 0.16 USD/tydz.-0.46 USD/tydz. | 0.24 USD/W |
Uwaga: Podana wydajność może się różnić w zależności od marki i jej modelu.
Ostatecznie ogniwa słoneczne heterozłączowe są wszechstronne i wysoce wydajne, co czyni je doskonałymi do zastosowań w ograniczonej przestrzeni. Panele te oferują świetną wydajność, ale mają wysokie ceny, które mają spaść w nadchodzących latach. Aby uzyskać więcej takich informacyjnych treści, czytaj dalej nasze wpisy na blogu.
Polecane: Ponad 20 najmocniejszych paneli słonecznych o największej mocy
