בתחום המתפתח במהירות של טכנולוגיה פוטו-וולטאית, HJT (Heterojunction) ו-TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) היו נקודות מוקד בתעשייה. עם זאת, עם כניסתם של חומרי פרובסקיט, HJT בשילוב עם פרובסקיט זוכה לתשומת לב בזכות יתרונותיו הייחודיים, והופך לנושא חם בתעשיית הסולארית. מאמר זה בוחן את היתרונות של HJT בשילוב עם פרובסקיט על פני TOPCon וכיצד שילוב זה מעצב את עתיד הטכנולוגיה הפוטו-וולטאית.
1. מבוא לטכנולוגיית HJT
HJT ידוע ביעילות ההמרה הפוטואלקטרית הגבוהה שלו ובביצועים מצוינים בתנאי תאורה נמוכים. הוא יוצר הטרוצונקציה על ידי הצבת שכבה דקה של סיליקון אמורפי על גבי מצע סיליקון גבישי, מה שמפחית רקומבינציה על פני השטח ומשפר את מתח המעגל הפתוח ואת זרם הקצר של התא.
2. אתגרים עם טכנולוגיית TOPCon
TOPCon משיגה פסיבציה על פני השטח על ידי מריחת שכבת תחמוצת ושכבת סיליקון רב-קריסטלינית על פני התא, מה שמפחית הפסדי רקומבינציה. עם זאת, השגת יעילות גבוהה יותר עם TOPCon ניצבת בפני אתגרים, כולל תהליכים מורכבים, ניהול עלויות וקושי בשיפורי יעילות נוספים.
3. תפקידם של חומרי פרובסקיט
חומרי פרובסקיט אידיאליים להגברת יעילות תאים סולאריים בזכות מקדם הבליעה הגבוה שלהם, פער האנרגיה המתכוונן שלהם ואופיים הניתן לעיבוד בתמיסה. על ידי שילוב של פרובסקיט עם טכנולוגיית HJT, ניתן למנף את היעילות הגבוהה של HJT ולשפר אותה עוד יותר באמצעות תכונות הבליעה רחבות הספקטרום של פרובסקיט.
4. יתרונות HJT בשילוב עם פרובסקיט
א. יעילות המרה פוטואלקטרית מעולה:הוספת הפרובסקיט מרחיבה משמעותית את התגובה הספקטרלית של תאי HJT, ומגדילה את מספר הנשאים הנוצרים על ידי אור. תאי HJT, עם יעילות תיאורטית של 27.5%, כבר עולים על טכנולוגיות פוטו-וולטאיות מסורתיות. מבנה ההטרוג'נקשן, הכולל שכבות סיליקון אמורפיות וקריסטליות לסירוגין, ממקסם את ספיגת האור ומשפר את יעילות המרת האנרגיה.
ב. יציבות טובה יותר:תאי HJT לא רק מציעים יעילות גבוהה יותר אלא גם יציבות מעולה. מבנה הטנדם של HJT-פרוובסקיט שומר על יעילות גבוהה יותר בפעולה ארוכת טווח, בניגוד ל-TOPCon-פרוובסקיט, אשר, למרות עלויות ייצור נמוכות יותר, מתקשה להגיע ל-HJT מבחינת יעילות.
ג. תהליך ייצור פשוט:האופי הניתן לעיבוד בתמיסה של חומרי פרובסקיט מוריד את עלויות הייצור, דבר קריטי להפחתת העלות המפולסת של חשמל (LCOE). לתאי HJT יש גם יתרון ייצורי, המשתמשים בשיקוע אדים כימי בטמפרטורה נמוכה (CVD) כדי לשקף את שכבות הסיליקון האמורפי, ולאחר מכן שכבות תחמוצת מוליכה שקופה (TCO) ושכבות סיליקון אמורפי מסוג p או n. תהליך פשוט זה מפחית עלויות ומשפר את שיעורי התפוקה בהשוואה לתהליך החישול בטמפרטורה גבוהה של TOPCon, מה שמגדיל את עלויות הייצור ואת השונות באיכות.
ד. ייצור ידידותי לסביבה:חומרי פרובסקיט מציעים תהליך ייצור ידידותי יותר לסביבה מכיוון שהם אינם כוללים יסודות רעילים או נדירים. בניגוד לחלק מחומרי ה-PV הדורשים יסודות מסוכנים כמו עופרת או קדמיום, פרובסקיטים נקיים מרעלים כאלה, מה שמפחית סיכונים סביבתיים ובריאותיים. יתר על כן, פרובסקיטים אינם מסתמכים על יסודות נדירים, אשר מיצוים עלול לפגוע בסביבה. ייצורם צורך פחות אנרגיה, מה שמוביל לפליטות פחמן נמוכות יותר.
לסיכום, השילוב של HJT ופרובסקיט מייצג כיוון מבטיח להתקדמות פוטו-וולטאית עתידית, כאשר יתרונותיו ביעילות, יציבות, יעילות כלכלית וקיימות סביבתית עולים על TOPCon בהיבטים רבים.
