Strauji attīstošajā fotoelektrisko tehnoloģiju jomā nozares uzmanības centrā ir bijuši HJT (heterojunction) un TOPCon (tuneļa oksīda pasivēts kontakts). Tomēr, ieviešot perovskīta materiālus, HJT kombinācija ar perovskītu piesaista uzmanību savu unikālo priekšrocību dēļ, kļūstot par karstu tēmu saules enerģijas nozarē. Šajā rakstā ir aplūkotas HJT kombinācijas ar perovskītu priekšrocības salīdzinājumā ar TOPCon un to, kā šī kombinācija veido fotoelektrisko tehnoloģiju nākotni.
1. Ievads HJT tehnoloģijā
HJT ir pazīstams ar savu augsto fotoelektriskās konversijas efektivitāti un izcilu veiktspēju vāja apgaismojuma apstākļos. Tas veido heterosavienojumu, uzklājot amorfu silīcija plānu plēvi uz kristāliska silīcija substrāta, samazinot virsmas rekombināciju un palielinot šūnas atvērtās ķēdes spriegumu un īsslēguma strāvu.
2. TOPCon tehnoloģijas radītie izaicinājumi
TOPCon panāk virsmas pasivāciju, uz šūnas virsmas uzklājot oksīda slāni un polikristāliska silīcija slāni, tādējādi samazinot rekombinācijas zudumus. Tomēr lielākas efektivitātes sasniegšana ar TOPCon saskaras ar izaicinājumiem, tostarp sarežģītiem procesiem, izmaksu pārvaldību un grūtībām turpmākas efektivitātes uzlabošanas jomā.
3. Perovskītu materiālu loma
Perovskīta materiāli ir ideāli piemēroti saules bateriju efektivitātes uzlabošanai, pateicoties to augstajam absorbcijas koeficientam, regulējamai joslas spraugai un apstrādājamībai šķīdumā. Apvienojot perovskītu ar HJT tehnoloģiju, ir iespējams izmantot HJT augsto efektivitāti un vēl vairāk uzlabot to, izmantojot perovskīta plašā spektra absorbcijas īpašības.
4. HJT priekšrocības apvienojumā ar perovskītu
a. Augstākā fotoelektriskās konversijas efektivitāte:Perovskīta pievienošana ievērojami paplašina HJT šūnu spektrālo reakciju, palielinot fotoģenerēto nesēju skaitu. HJT šūnas ar teorētisko efektivitātes robežu 27,5% jau pārspēj tradicionālās PV tehnoloģijas. Heterosavienojumu struktūra, kurā mijas amorfie un kristāliskie silīcija slāņi, maksimāli palielina gaismas absorbciju, uzlabojot enerģijas pārveidošanas efektivitāti.
b. Labāka stabilitāte:HJT šūnas piedāvā ne tikai augstāku efektivitāti, bet arī izcilu stabilitāti. HJT-perovskīta tandēma struktūra ilgstošas darbības laikā saglabā augstāku efektivitāti, atšķirībā no TOPCon-perovskīta, kam, neskatoties uz zemākām ražošanas izmaksām, ir grūti līdzināties HJT efektivitātes ziņā.
c. Vienkāršots ražošanas process:Perovskīta materiālu šķīdumā apstrādājamība samazina ražošanas izmaksas, kas ir kritiski svarīgi, lai samazinātu elektroenerģijas ražošanas izmaksas (LCOE). HJT šūnām ir arī ražošanas priekšrocība, jo amorfā silīcija slāņu uzklāšanai tiek izmantota zemas temperatūras ķīmiskā tvaiku pārklāšana (CVD), kam seko caurspīdīgs vadošs oksīds (TCO) un p-tipa vai n-tipa amorfā silīcija slāņi. Šis vienkāršotais process samazina izmaksas un uzlabo ražas rādītājus, salīdzinot ar TOPCon augstas temperatūras atkvēlināšanas procesu, kas palielina ražošanas izmaksas un kvalitātes mainīgumu.
d. Videi draudzīga ražošana:Perovskītu materiāli piedāvā videi draudzīgāku ražošanas procesu, jo tie nesatur toksiskus vai retus elementus. Atšķirībā no dažiem fotoelektriskajiem materiāliem, kuriem nepieciešami bīstami elementi, piemēram, svins vai kadmijs, perovskīti nesatur šādus toksīnus, tādējādi samazinot vides un veselības riskus. Turklāt perovskīti neizmanto retus elementus, kuru ieguve var kaitēt videi. To ražošana patērē mazāk enerģijas, kā rezultātā samazinās oglekļa emisijas.
Noslēgumā jāsaka, ka HJT un perovskīta kombinācija ir daudzsološs virziens turpmākajai fotoelektrisko tehnoloģiju attīstībai, un tās priekšrocības efektivitātes, stabilitātes, rentabilitātes un vides ilgtspējības ziņā daudzos aspektos pārspēj TOPCon.
