در حوزه فناوری فتوولتائیک که به سرعت در حال تکامل است، HJT (اتصال ناهمگن) و TOPCon (اتصال غیرفعال اکسید تونلی) نقاط کانونی این صنعت بودهاند. با این حال، با معرفی مواد پروسکایت، HJT همراه با پروسکایت به دلیل مزایای منحصر به فرد خود مورد توجه قرار گرفته و به موضوعی داغ در صنعت خورشیدی تبدیل شده است. این مقاله به بررسی مزایای HJT همراه با پروسکایت نسبت به TOPCon و چگونگی شکلگیری آینده فناوری فتوولتائیک توسط این ترکیب میپردازد.
۱. مقدمهای بر فناوری HJT
HJT به دلیل راندمان تبدیل فوتوالکتریک بالا و عملکرد عالی در شرایط کم نور شناخته شده است. این روش با قرار دادن یک لایه نازک سیلیکون آمورف روی یک زیرلایه سیلیکونی کریستالی، یک اتصال ناهمگون تشکیل میدهد که باعث کاهش بازترکیب سطحی و افزایش ولتاژ مدار باز و جریان اتصال کوتاه سلول میشود.
۲. چالشهای فناوری TOPCon
TOPCon با اعمال یک لایه اکسید و یک لایه سیلیکون پلی کریستالی به سطح سلول، غیرفعالسازی سطح را انجام میدهد و تلفات نوترکیبی را کاهش میدهد. با این حال، دستیابی به راندمان بالاتر با TOPCon با چالشهایی از جمله فرآیندهای پیچیده، مدیریت هزینه و دشواری بهبود بیشتر راندمان مواجه است.
۳. نقش مواد پروسکایت
مواد پروسکایت به دلیل ضریب جذب بالا، شکاف باند قابل تنظیم و ماهیت قابل پردازش در محلول، برای افزایش راندمان سلولهای خورشیدی ایدهآل هستند. با ترکیب پروسکایت با فناوری HJT، میتوان از راندمان بالای HJT بهره برد و آن را از طریق خواص جذب طیف گسترده پروسکایت، بیشتر افزایش داد.
۴. مزایای HJT همراه با پروسکایت
الف) راندمان تبدیل فوتوالکتریک برتر:افزودن پروسکایت به طور قابل توجهی پاسخ طیفی سلولهای HJT را گسترش میدهد و تعداد حاملهای تولید شده توسط نور را افزایش میدهد. سلولهای HJT با حد بازدهی نظری ۲۷.۵٪، در حال حاضر از فناوریهای سنتی PV پیشی گرفتهاند. ساختار ناهمگون، لایههای سیلیکونی آمورف و کریستالی متناوب، جذب نور را به حداکثر میرساند و راندمان تبدیل انرژی را بهبود میبخشد.
ب. پایداری بهتر:سلولهای HJT نه تنها راندمان بالاتری ارائه میدهند، بلکه پایداری بهتری نیز دارند. ساختار پشت سر هم HJT-پروسکایت، برخلاف TOPCon-پروسکایت که با وجود هزینههای تولید پایینتر، از نظر راندمان به سختی با HJT برابری میکند، در عملکرد طولانی مدت راندمان بالاتری را حفظ میکند.
ج. فرآیند تولید سادهشده:ماهیت قابل پردازش مواد پروسکایت در محلول، هزینههای تولید را کاهش میدهد که برای کاهش هزینه تراز شده برق (LCOE) بسیار مهم است. سلولهای HJT همچنین از یک مزیت تولیدی برخوردارند و از رسوب بخار شیمیایی (CVD) در دمای پایین برای رسوب لایههای سیلیکون آمورف و به دنبال آن اکسید رسانای شفاف (TCO) و لایههای سیلیکون آمورف نوع p یا n استفاده میکنند. این فرآیند ساده شده در مقایسه با فرآیند آنیلینگ دمای بالای TOPCon که هزینههای تولید و تنوع کیفیت را افزایش میدهد، هزینهها را کاهش داده و نرخ بازده را بهبود میبخشد.
د) تولید سازگار با محیط زیست:مواد پروسکایت فرآیند تولید سازگارتری با محیط زیست ارائه میدهند زیرا عناصر سمی یا کمیاب را شامل نمیشوند. برخلاف برخی از مواد PV که به عناصر خطرناکی مانند سرب یا کادمیوم نیاز دارند، پروسکایتها عاری از چنین سمومی هستند و خطرات زیستمحیطی و سلامتی را کاهش میدهند. علاوه بر این، پروسکایتها به عناصر کمیاب که استخراج آنها میتواند به محیط زیست آسیب برساند، متکی نیستند. تولید آنها انرژی کمتری مصرف میکند و منجر به انتشار کربن کمتر میشود.
در نتیجه، ترکیب HJT و پروسکایت، مسیری امیدوارکننده برای پیشرفتهای فتوولتائیک آینده را نشان میدهد، با مزایای آن در بهرهوری، پایداری، مقرونبهصرفه بودن و پایداری زیستمحیطی که از بسیاری جهات از TOPCon پیشی میگیرد.
