Гетеропереходные солнечные элементы — это недавнее достижение на рынке фотоэлектрических систем, которое устраняет распространенные недостатки стандартных модулей. Это снижает рекомбинацию и улучшает производительность в жарком климате. Давайте узнаем о них больше.
Гетеропереходные солнечные элементы и технологии
Они также известны как кремниевые гетеропереходы (SHJ) или солнечные панели с гетеропереходами и тонким внутренним слоем (HIT). Это группа солнечных элементов на основе гетеропереходов , использующих передовые фотоэлектрические технологии.
Не стоит путаться в том, что такое гетеропереходная технология. Эти устройства создаются на основе монокристаллического кремния N-типа , а сверху размещаются нелегированные аморфные кремниевые слои (ia-Si:H), что повышает их эффективность и производительность.
Эти ячейки изготовлены из трех основных материалов:
1. Кристаллический кремний (c-Si) – В традиционных солнечных панелях он используется для создания гомопереходных солнечных элементов. Существует два типа кристаллического кремния: поликристаллический и монокристаллический. Однако для гомопереходных солнечных элементов рассматривается только монокристаллический кремний из-за его большей чистоты и эффективности.
2. Аморфный кремний (a-Si) – Ключевым компонентом этих солнечных элементов является гидрированный кремний, который устраняет дефекты плотности, в результате чего образуется гидрированный аморфный кремний (a-Si:H). Этот материал легче легировать и он имеет большую ширину запрещенной зоны.
3. Оксид индия-олова (ITO) – это выбранный материал для прозрачного проводящего оксидного слоя (TCO) в этих солнечных элементах, в то время как исследователи изучают его альтернативы для снижения стоимости. Отражательная способность и проводимость ITO делают его идеальным контактным и внешним слоем для этих солнечных элементов.
Классификация гетеропереходных солнечных элементов
Легирование позволяет разделить эти солнечные элементы на элементы n-типа и p-типа:
- Ячейки N-типа используют пластины c-Si, легированные фосфором. которые обеспечивают дополнительные электроны для отрицательной зарядки и делают их устойчивыми к снижению эффективности, вызванному бором и кислородом.
- Элементы P-типа, легированные бором лучше подходят для использования в космосе, поскольку они более устойчивы к космическому излучению и снабжают элемент одним электроном меньше, что положительно его заряжает.
Принцип работы гетеропереходного солнечного элемента
В этих солнечных батареях используются три слоя поглощающих материалов, сочетающие тонкопленочные и традиционные фотоэлектрические технологии. Когда солнечный свет достигает этих панелей, он запускает фотоэлектрический эффект, который преобразует фотоны в электричество.
Основной рабочий процесс HJT включает в себя:
- Солнечный свет стимулирует электроны в PN-переходе поглощающего слоя, перемещая их в зону проводимости и образуя электронно-дырочные пары (eh).
- Терминал, прикрепленный к слою, легированному фосфором, собирает стимулированные электроны и генерирует электричество который протекает через нагрузку.
- Пройдя через нагрузку, электрон возвращается к заднему контакту ячейки и рекомбинирует с дыркой, завершая процедуру конкретной пары электрон-ионов.
Этот процесс происходит непрерывно по мере того, как модули генерируют электричество . Стандартные фотоэлектрические модули на основе кристаллического кремния имеют ограничения по эффективности из-за поверхностной рекомбинации, которая происходит, когда электроны и дырки рекомбинируют, не внося вклада в электрический поток.
В элементах на основе гетеропереходных транзисторов эта проблема решается с помощью пассивирующей полупроводниковой пленки с более широким запрещенным слоем, состоящим из аморфного кремния (a-Si:H), которая замедляет поток заряда, предотвращая рекомбинацию. Этот буферный слой достаточно замедляет поток заряда, чтобы обеспечить высокое напряжение, а также предотвращает рекомбинацию до сбора электронов, тем самым повышая эффективность.
В процессе поглощения света все три полупроводниковых слоя поглощают фотоны, способствуя их преобразованию в электричество.
- Верхний слой аморфного кремния (a-Si:H) собирает и улавливает солнечный свет и отражения.
- Средний слой — кристаллический кремний (c-Si) — очень эффективен и преобразует фотоны в электричество.
- Нижний аморфный кремниевый слой (a-Si:H) преобразует оставшиеся фотоны, повышая общую эффективность.
А вы знали, что цены на установку солнечных батарей упали на 40% за 10 лет, что способствует развитию отрасли и выходу на новые рынки, а также установке тысяч систем по всей стране?
Объединение технологий позволяет гетеропереходным ячейкам использовать больше энергии, чем они могли бы усвоить по отдельности, достигая эффективности 25% и более.
См. также: Полное руководство по солнечным технологиям TOPCon
Гетеропереходные солнечные панели Цена
Согласно современным разработкам, стоимость модулей SHJ составляет 0.48-0.56 долларов США/Вт по сравнению с 0.50 долларами США/Вт для обычных модулей.
Примечание: Цены на гетеропереходные солнечные элементы могут меняться из-за рыночных колебаний, различий в марках и региональных факторов.
Преимущества и недостатки технологии гетероперехода
Применение гетеропереходной солнечной технологии в масштабах коммунальных предприятий может обеспечить эффективность от 25 до 30%. Однако плюсы HJT также имеют минусы, которые перечислены ниже:
| Преимущества | Недостатки |
| Превосходят стандартные солнечные элементы, преобразуя больше солнечного света в электричество. | Для производства и интеграции требуются передовые навыки и специализированное оборудование. |
| Эффективен при высоких температурах, снижая ухудшение производительности. | Подвержены повреждениям из-за тонкого телосложения. |
| Стабильно работают при слабом освещении и идеально подходят для меняющихся погодных условий. | Подверженность воздействию влаги снижает эффективность и долговечность. |
| Эффективность 30% и двусторонность 92% делают его идеальным для крупномасштабных проектов. | Ограничения объемов производства, сложная технология и широкий ассортимент полупроводников могут привести к повышению цен и снижению доступности. |
| Требуется всего 5-7 этапов производства, что снижает себестоимость продукции. | В связи с недавним запуском опыт установки и обслуживания ограничен. |
Ведущие производители гетеропереходных солнечных элементов
Основными производителями гетеропереходных солнечных панелей являются:
1. РЭЦ
В серии Alpha Pure используется передовая технология гетеропереходных (HJT) ячеек , обеспечивающая плотность мощности от 226 Вт/м² до 470 Вт. Модули REC Group отличаются бесшовным расположением ячеек, двойной конструкцией и элегантным дизайном, оптимизированным для бытового применения. Эти панели обеспечивают идеальную мощность в различных условиях, что приводит к более высокому температурному коэффициенту, улучшенному электрическому потоку и быстрой окупаемости инвестиций.
Также ознакомьтесь с обзором солнечных панелей REC.
2. ДЖИНЕРДЖИ
Предлагаем двусторонние солнечные модули на основе N-HJT с чрезвычайно высокой эффективностью ячеек, превышающей 24%. Модули Jinergy имеют 166 ячеек с 9-ячеечной компоновкой, что обеспечивает повышение мощности на 10-35% в различных условиях. Они обеспечивают передовые и экономически эффективные возможности производства ячеек и модулей с низкой освещенностью, низким температурным коэффициентом и сниженной деградацией.
3. АККОМЕ
Компания AKCOME Optronics специализируется на передовых солнечных элементах и модулях на основе гетеропереходных транзисторов (HJT) с коэффициентом двусторонней поляризации 95% и КПД до 26%. Решения AKCOME Optronics позволяют производить кремниевые пластины толщиной 100 мкм без эффекта деградации под воздействием поляризации (PID), с низким температурным коэффициентом и без аммиачных сточных вод.
4. Восходящая энергия
Их серия модулей Hyper-Ion обладает сверхвысоким коэффициентом двусторонней защиты и запатентованной технологией Hyper-link Interconnection, которая максимизирует выходную мощность. Модули Risen Energy обеспечивают выходную мощность 700-725 Вт при двусторонней защите от 110 до 132 ячеек, что оптимизирует эффективность на 22.8-23.3 %. Они отличаются стабильным температурным коэффициентом мощности, сверхнизким уровнем выбросов углерода и высокой устойчивостью к LID-эффекту.
5. ХуаСен
Эта ведущая китайская промышленная компания производит сверхвысокоэффективные кремниевые гетеропереходные солнечные пластины (HJT) N-типа , ячейки и модули. Продукция Huasun обеспечивает на 3% большее годовое производство энергии, чем двухсторонние солнечные модули TOPCon, с выходной мощностью до 750 Вт и максимальной эффективностью 24.16%. Конструкция с двойным стеклом, инкапсуляция на основе EPE и герметизация PIB обеспечивают улучшенные водонепроницаемые, огнестойкие и коррозионностойкие свойства, подходящие для суровых условий эксплуатации.
Гетеропереход против двусторонних панелей
Оба типа панелей используют пассивирующие покрытия для уменьшения поверхностной рекомбинации и повышения эффективности, что обуславливает их структурное сходство. Основное различие заключается в том, что гетеропереходные панели могут быть разработаны для одностороннего или двустороннего применения, тогда как двусторонние панели могут интегрировать несколько базовых технологий, помимо гетеропереходных.
В следующей таблице сравниваются основные характеристики двусторонних и гетеропереходных (HJT) солнечных фотоэлектрических модулей:
| Характеристика | Двусторонние модули | Модули HJT |
| Поглощение света | Поглощают свет как с передней, так и с задней стороны. | Слоистая структура улучшает разделение электронно-дырочных пар, повышая эффективность. |
| Эффективность | Достижение эффективности более 30%. | Достижение эффективности до 26.7%. |
| Преимущества | Улучшенная гибкость и адаптивность дизайна. | Повышенная эффективность преобразования, улучшенная устойчивость к температуре и более медленные темпы деградации с течением времени. |
| Задачи | Для оптимального развертывания необходимы точное моделирование и имитация, поскольку альбедо оказывает постоянное влияние на производительность. | Более широкому использованию препятствуют сложные производственные процессы и высокие издержки производства. |
Обе технологии солнечных фотоэлектрических систем повышают эффективность и производительность, обеспечивая явные преимущества и проблемы, одновременно повышая практичность и устойчивость солнечной энергетики.
Гетеропереход против традиционных панелей из кристаллического кремния
Технология гетероперехода улучшает традиционные панели c-Si, улучшая рекомбинацию и устраняя другие недостатки. Давайте сравним две технологии, чтобы понять, как незначительные изменения в структуре ячейки влияют на общую производительность модуля.
| Характеристика | Гетеропереход (HJT) | Монокристаллический (моно c-Si) | Поликристаллический (поли c-Si) |
| Материалы Поглощающий Слой | Моно c-Si и a-Si:H | Моно c-Si | Поли c-Si |
| Структура: | Монослой на основе пластины c-Si, заключенный в пассивирующие слои a-Si:H | Моно c-Si pn переход | Поли-c-Si pn-переход |
| Продолжительность жизни | 30 лет | 25-30 лет | |
| Температурный коэффициент (средний) | -0.21% / ºC | -0.446% / ºC | -0.387% / ºC |
| Самая высокая зарегистрированная эффективность | 26.7% | 25.4% | 24.4% |
| Доля рынка | 5% | 36.0% | 54.9% |
| Ценовой диапазон | $0.34/Вт | 0.16 долл. США/неделя–0.46 долл. США/неделя | $0.24/Вт |
Примечание: Указанная эффективность может варьироваться в зависимости от марки и модели.
В конечном счете, гетеропереходные солнечные элементы универсальны и высокоэффективны, что делает их отличными для ограниченного пространства. Эти панели обеспечивают отличную производительность, но имеют высокую цену, которая, как сообщается, упадет в ближайшие годы. Для получения более информативного контента продолжайте читать наши записи в блоге.
Рекомендуется: 20+ самых мощных солнечных панелей с максимальной мощностью.
