Sparčiai besivystančioje fotovoltinių technologijų srityje pramonės dėmesio centre buvo HJT (heterojungtis) ir TOPCon (tunelinis oksido pasivuotas kontaktas). Tačiau atsiradus perovskito medžiagoms, HJT ir perovskito derinys sulaukia dėmesio dėl unikalių privalumų ir tampa aktualia tema saulės energijos pramonėje. Šiame straipsnyje nagrinėjami HJT ir perovskito derinio pranašumai, palyginti su TOPCon, ir kaip šis derinys formuoja fotovoltinių technologijų ateitį.
1. Įvadas į HJT technologiją
HJT technologija žinoma dėl didelio fotoelektrinės konversijos efektyvumo ir puikaus veikimo esant prastam apšvietimui. Ji sudaro heterosandūrą, uždėdami amorfinio silicio ploną plėvelę ant kristalinio silicio pagrindo, taip sumažindama paviršiaus rekombinaciją ir padidindama ląstelės atvirosios grandinės įtampą bei trumpojo jungimo srovę.
2. TOPCon technologijos iššūkiai
„TOPCon“ pasiekia paviršiaus pasyvavimą užtepdamas oksido sluoksnį ir polikristalinio silicio sluoksnį ant ląstelės paviršiaus, taip sumažindamas rekombinacijos nuostolius. Tačiau norint pasiekti didesnį efektyvumą naudojant „TOPCon“, kyla iššūkių, įskaitant sudėtingus procesus, sąnaudų valdymą ir tolesnio efektyvumo gerinimo sunkumus.
3. Perovskito medžiagų vaidmuo
Perovskito medžiagos idealiai tinka saulės elementų efektyvumui didinti dėl didelio sugerties koeficiento, reguliuojamo draudžiamosios juostos pločio ir apdorojamumo tirpale. Derinant perovskitą su HJT technologija, galima išnaudoti didelį HJT efektyvumą ir dar labiau jį padidinti dėl perovskito plataus spektro sugerties savybių.
4. HJT ir perovskito derinio privalumai
a. Geresnis fotoelektrinės konversijos efektyvumas:Pridėjus perovskito, žymiai išplečiamas HJT elementų spektrinis atsakas, padidėja fotogeneruotų krūvininkų skaičius. HJT elementai, kurių teorinis efektyvumo limitas yra 27,5 %, jau lenkia tradicines FV technologijas. Heterosandūros struktūra, kaitaliojant amorfinį ir kristalinį silicio sluoksnius, maksimaliai padidina šviesos absorbciją, pagerindama energijos konversijos efektyvumą.
b. Geresnis stabilumas:HJT elementai pasižymi ne tik didesniu efektyvumu, bet ir puikiu stabilumu. HJT ir perovskito tandeminė struktūra išlaiko didesnį efektyvumą ilgalaikio veikimo metu, kitaip nei TOPCon-perovskitas, kuris, nepaisant mažesnių gamybos sąnaudų, sunkiai prilygsta HJT efektyvumo požiūriu.
c. Supaprastintas gamybos procesas:Perovskito medžiagų apdorojimas tirpale sumažina gamybos sąnaudas, o tai labai svarbu siekiant sumažinti išlygintas elektros energijos sąnaudas (LCOE). HJT elementai taip pat turi gamybos pranašumą, nes amorfinio silicio sluoksniams nusodinti naudojamas žemos temperatūros cheminis garų nusodinimas (CVD), po kurio seka skaidrus laidus oksidas (TCO) ir p arba n tipo amorfinio silicio sluoksniai. Šis supaprastintas procesas sumažina sąnaudas ir pagerina išeigą, palyginti su TOPCon aukštos temperatūros atkaitinimo procesu, kuris padidina gamybos sąnaudas ir kokybės kintamumą.
d. Ekologiška gamyba:Perovskito medžiagos yra gaminamos ekologiškiau, nes jose nenaudojami toksiški ar reti elementai. Skirtingai nuo kai kurių fotovoltinių medžiagų, kurioms reikalingi pavojingi elementai, tokie kaip švinas ar kadmis, perovskituose tokių toksinų nėra, todėl sumažėja pavojus aplinkai ir sveikatai. Be to, perovskitai nenaudoja retų elementų, kurių gavyba gali pakenkti aplinkai. Jų gamybai sunaudojama mažiau energijos, todėl išmetama mažiau anglies dioksido.
Apibendrinant galima teigti, kad HJT ir perovskito derinys yra perspektyvi būsimos fotovoltinės technologijos pažangos kryptis, nes jo efektyvumo, stabilumo, ekonomiškumo ir aplinkos tvarumo pranašumai daugeliu aspektų pranoksta TOPCon.
