Células solares de heterojunção são um avanço recente no mercado de PV que estão abordando desvantagens comuns de módulos padrão. Elas reduzem a recombinação e melhoram o desempenho em climas quentes. Venha, vamos explorar mais sobre elas.
Células solares de heterojunção e tecnologia
Eles também são conhecidos como heterojunções de silício (SHJ) ou heterojunção com painéis solares de camada fina intrínseca (HIT). Estes são um grupo de células solares HJT que utilizam tecnologia fotovoltaica avançada.
Não se confunda sobre o que é tecnologia de heterojunção. Estas são construído em um substrato de silício monocristalino tipo N e têm camadas de silício amorfo não dopadas (ia-Si:H) colocadas na parte superior, o que melhora sua eficiência e desempenho.
Essas células são feitas de três materiais principais:
1. Silício Cristalino (c-Si) - Painéis solares convencionais os usam para construir células solares homojunction. Eles são de dois tipos: silício policristalino e silício monocristalino. No entanto, o monocristalino é o único considerado para células solares HJT devido à sua melhor pureza e eficiência.
2. Silício amorfo (a-Si) – O componente chave dessas células solares é hidrogenado para corrigir falhas de densidade produzindo silício amorfo hidrogenado (a-Si:H). Este material é mais fácil de dopar e tem uma banda proibida maior.
3. Óxido de Índio e Estanho (ITO) – É o material escolhido para a camada de óxido condutor transparente (TCO) nessas células solares enquanto os pesquisadores exploram suas alternativas a preços mais baixos. A refletividade e a condutividade do ITO o tornam uma camada de contato e exterior ideal para essas células solares.
Classificação de células solares de heterojunção
A dopagem diferencia essas células solares em células do tipo n e do tipo p:
- As células do tipo N usam pastilhas de c-Si dopadas com fósforo que fornecem elétrons adicionais para carga negativa e os tornam resistentes à redução de eficiência induzida por boro-oxigênio.
- Células do tipo P dopadas com boro são mais adequados para aplicações espaciais devido à sua resistência à radiação espacial, fornecendo à célula um elétron a menos que a carrega positivamente.
Princípio de funcionamento da célula solar de heterojunção
Estas células solares use três camadas de materiais absorventes combinando técnicas de película fina e fotovoltaicas tradicionais. Quando a luz solar atinge esses painéis, ela inicia o efeito fotovoltaico que converte fótons em eletricidade.
O principal processo de trabalho do HJT envolve:
- A luz solar estimula os elétrons na junção PN da camada absorvedora, movendo-os para a banda de condução e formando pares elétron-lacuna (eh).
- O terminal ligado à camada dopada com P coleta elétrons estimulados e gera eletricidade que flui através da carga.
- Após passar pela carga, o elétron retorna ao contato traseiro da célula e se recombina com uma lacuna para completar o procedimento de um par eh específico.
Esta o processo ocorre continuamente à medida que os módulos geram eletricidade. Os módulos fotovoltaicos c-Si padrão têm restrições de eficiência devido à recombinação de superfície que ocorre quando elétrons e lacunas se recombinam sem contribuir para o fluxo elétrico.
As células HJT abordam esse problema por usando um filme semicondutor passivador com uma camada de banda proibida maior composto de a-Si:H que desacelera o fluxo de carga para evitar a recombinação. Esta camada de buffer desacelera o gotejamento de carga o suficiente para fornecer uma alta voltagem, ao mesmo tempo em que evita a recombinação antes que os elétrons sejam coletados, aumentando assim a eficiência.
Durante o processo de absorção de luz, todas as três camadas semicondutoras absorvem fótons facilitando sua conversão em eletricidade.
- A camada superior de silício amorfo (a-Si:H) coleta e captura a luz solar e os reflexos.
- A camada intermediária, silício cristalino (c-Si), é muito eficiente e converte fótons em eletricidade.
- A camada inferior de silício amorfo (a-Si:H) converte os fótons restantes, melhorando a eficiência total.
Você sabia que os preços para instalação solar têm caído por 40% mais de 10 anos ajudando a indústria a crescer em um novo mercado e a configurar milhares de sistemas em todo o país.
A combinação de tecnologias permite que as células de heterojunção aproveitem mais energia do que poderiam capturar sozinhas, alcançando uma eficiência de 25% ou mais.
Veja também: Um guia completo sobre a tecnologia solar TOPCon
Preço dos painéis solares de heterojunção
De acordo com os projetos atuais, os módulos SHJ custam 0.48-0.56 USD/semana comparado a 0.50 USD/W para módulos convencionais.
Nota: Os preços das células solares de heterojunção podem variar devido a flutuações de mercado, diferenças de marca e fatores regionais.
Vantagens e desvantagens da tecnologia de heterojunção
Aplicações da tecnologia solar de heterojunção em configurações de escala de utilidade podem oferecer eficiência de 25 a 30%. No entanto, os prós da HJT também vêm com contras, que estão listados abaixo:
| Diferenciais | Desvantagens |
| Supere as células solares padrão convertendo mais luz solar em eletricidade. | Habilidades avançadas e equipamentos especializados são necessários para fabricação e integração. |
| Eficiente em altas temperaturas para reduzir a degradação do desempenho. | Suscetíveis a danos devido à sua constituição fina. |
| Desempenho consistente em condições de pouca luz e ideal para condições climáticas variáveis. | A suscetibilidade à umidade compromete a eficiência e a longevidade. |
| 30% de eficiência com 92% de bifacialidade, o que o torna perfeito para projetos de grande escala. | Restrições de volume de produção, tecnologia complexa e uma ampla gama de semicondutores podem aumentar os preços e reduzir a disponibilidade. |
| São necessárias apenas 5 a 7 etapas de fabricação, o que reduz os custos de produção. | Devido ao seu lançamento recente, há experiência limitada em instalação e manutenção. |
Referência cruzada: Célula de silício cristalino de dupla heterojunção fabricada a 250°C com eficiência de 12.9%
Principais fabricantes de células solares de heterojunção
Os principais fabricantes de painéis solares de heterjunção são:
1. REC
Sua A série Alpha Pure usa tecnologia avançada de células de heterojunção (HJT) para fornecer densidade de potência variando de 226 watts/m² a 470 watts. Grupo RECO módulo da apresenta um arranjo de células sem lacunas, design duplo e estética elegante otimizada para aplicações residenciais. Esses painéis garantem potência ideal sob uma variedade de condições, resultando em um coeficiente de temperatura mais alto, fluxo elétrico aprimorado e um rápido retorno sobre o investimento.
Além disso, confira Análise do painel solar REC
2. JINERGIA
Oferece módulos solares N-HJT bifaciais com eficiência de célula super alta de mais de 24%. Jinergia os módulos têm 166 células com um corte de 9BB pela metade, o que resulta em uma melhoria de 10%-35% na potência em uma variedade de condições. Eles fornecem capacidade de produção avançada e econômica de células e módulos com desempenho de baixa luminosidade, coeficiente de baixa temperatura e degradação reduzida.
3. AKCOME
Especialize-se em células e módulos solares HJT de última geração com uma taxa bifacial de 95% e eficiência de até 26%. Optrônica AKCOME As soluções são capazes de produzir fatias de silício de 100 μm de espessura com saída de águas residuais sem PID, baixo coeficiente de temperatura e sem amônia.
4. Energia Elevada
Sua A série de módulos Hyper-Ion possui um fator bifacial ultra-alto e tecnologia patenteada Hyper-link Interconnection que maximiza a potência de saída. Energia Ressuscitada os módulos fornecem uma saída de energia de 700-725 Wp com uma bifacialidade de 110 a 132 células que otimizam a eficiência em 22.8-23.3%. Eles oferecem um coeficiente de temperatura de energia estável, emissões de carbono ultrabaixas e forte desempenho anti-LID.
5. Hua Sen
Esta empresa líder industrial da China fornece wafers solares de heterojunção de silício tipo N (HJT) de ultra-alta eficiência, células e módulos. Huasun Os produtos fornecem 3% mais produção anual de energia do que o módulo solar bifacial TOPCon com saídas de energia de até 750 W e uma eficiência máxima de 24.16%. Apresentando construção de vidro duplo e um encapsulante à base de EPE, bem como vedação de PIB, fornece qualidades aprimoradas de resistência à água, fogo e corrosão, que são apropriadas para condições adversas.
Heterojunção vs. Painéis Bifaciais
Ambos usam revestimentos passivantes para diminuir a recombinação da superfície e melhorar a eficiência, compartilhando assim certas similaridades estruturais. A distinção essencial é que heterojunção os painéis podem ser desenvolvidos para uso monofacial ou bifacial enquanto os painéis bifaciais podem integrar diversas tecnologias básicas além da HJT.
A tabela a seguir compara as características essenciais dos módulos solares fotovoltaicos bifaciais e heterojuncionais (HJT):
| Característica | Módulos bifaciais | Módulos HJT |
| Absorção de luz | Absorva a luz tanto da parte frontal quanto de trás. | Uma estrutura em camadas melhora a separação dos pares elétron-lacuna para maior eficiência. |
| Eficiência | Alcance mais de 30% de eficiência. | Alcance uma eficiência de até 26.7%. |
| Diferenciais | Flexibilidade e adaptabilidade de design aprimoradas. | Maior eficiência de conversão, melhor tolerância à temperatura e taxas de degradação mais lentas ao longo do tempo. |
| Desafios | Para uma implantação ideal, modelagem e simulação precisas são necessárias devido ao impacto consistente do albedo no desempenho. | Processos de fabricação complexos e maiores custos de produção estão impedindo um uso mais amplo. |
Ambas as tecnologias solares fotovoltaicas melhoram a eficiência e o desempenho, proporcionando vantagens e desafios distintos, ao mesmo tempo em que aumentam a praticidade e a sustentabilidade da geração de energia solar.
Heterojunção vs. Painéis de silício cristalino tradicionais
A tecnologia de heterojunção avança os painéis c-Si tradicionais ao melhorar a recombinação e corrigir outras deficiências. Vamos comparar as duas tecnologias para entender como pequenas mudanças na estrutura da célula afetam o desempenho geral do módulo.
| Característica | Heterojunção (HJT) | Monocristalino (mono c-Si) | Policristalino (poli c-Si) |
| Camada Absorvente de Materiais | Mono c-Si e a-Si:H | Mono c-Si | Poli c-Si |
| Estrutura | Camada baseada em wafer mono c-Si envolta em camadas passivantes a-Si:H | Junção pn mono c-Si | Junção pn poli c-Si |
| Tempo de vida | 30 Anos | anos 25-30 | |
| Coeficiente de temperatura (média) | -0.21% / ºC | -0.446% / ºC | -0.387% / ºC |
| Maior Eficiência Registrada | 26.7% | 25.4% | 24.4% |
| Fatia de mercado | 5% | 36.0% | 54.9% |
| Faixa de preço | $ 0.34/W | US$ 0.16/semana - US$ 0.46/semana | $ 0.24/W |
Nota: A eficiência mencionada pode variar dependendo das marcas e seus modelos.
Em última análise, as células solares de heterojunção são versáteis e altamente eficientes, o que as torna ótimas para aplicações em espaços limitados. Esses painéis oferecem ótimo desempenho, mas vêm com preços altos, que devem cair nos próximos anos. Para mais conteúdo informativo, continue lendo nossas postagens de blog.
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