In het snel evoluerende veld van de fotovoltaïsche technologie staan HJT (Heterojunction) en TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) al lange tijd centraal. Met de introductie van perovskietmaterialen wint de combinatie van HJT met perovskiet echter aan populariteit vanwege de unieke voordelen en is het een hot topic in de zonne-energiesector geworden. Dit artikel onderzoekt de voordelen van HJT in combinatie met perovskiet ten opzichte van TOPCon en hoe deze combinatie de toekomst van de fotovoltaïsche technologie vormgeeft.
1. Inleiding tot HJT-technologie
HJT staat bekend om zijn hoge foto-elektrische conversie-efficiëntie en uitstekende prestaties bij weinig licht. Het vormt een heteroverbinding door een amorfe siliciumdunne film op een kristallijn siliciumsubstraat te stapelen, waardoor oppervlakterecombinatie wordt verminderd en de open-circuitspanning en kortsluitstroom van de cel worden verhoogd.
2. Uitdagingen met TOPCon-technologie
TOPCon bereikt oppervlaktepassivering door een oxidelaag en een polykristallijne siliciumlaag op het celoppervlak aan te brengen, waardoor recombinatieverliezen worden verminderd. Het behalen van een hogere efficiëntie met TOPCon brengt echter uitdagingen met zich mee, waaronder complexe processen, kostenbeheer en de moeilijkheid om de efficiëntie verder te verbeteren.
3. De rol van perovskietmaterialen
Perovskietmaterialen zijn ideaal voor het verhogen van de efficiëntie van zonnecellen vanwege hun hoge absorptiecoëfficiënt, instelbare bandafstand en de mogelijkheid om ze via een oplossing te verwerken. Door perovskiet te combineren met HJT-technologie (Hybrid Junction Tube) is het mogelijk om de hoge efficiëntie van HJT te benutten en deze verder te verbeteren door de brede absorptie-eigenschappen van perovskiet.
4. Voordelen van HJT in combinatie met perovskiet
a. Superieure foto-elektrische conversie-efficiëntie:De toevoeging van perovskiet vergroot de spectrale respons van HJT-cellen aanzienlijk, waardoor het aantal fotogegenereerde ladingsdragers toeneemt. HJT-cellen, met een theoretische efficiëntielimiet van 27,5%, overtreffen nu al traditionele PV-technologieën. De heterojunctiestructuur, bestaande uit afwisselende amorfe en kristallijne siliciumlagen, maximaliseert de lichtabsorptie en verbetert de energieomzettingsrendement.
b. Betere stabiliteit:HJT-cellen bieden niet alleen een hoger rendement, maar ook een superieure stabiliteit. De HJT-perovskiet-tandemstructuur behoudt een hoger rendement bij langdurig gebruik, in tegenstelling tot TOPCon-perovskiet, dat ondanks lagere productiekosten moeite heeft om het rendement van HJT te evenaren.
c. Vereenvoudigd productieproces:Het feit dat perovskietmaterialen in oplossing verwerkbaar zijn, verlaagt de productiekosten, wat cruciaal is voor het verlagen van de genivelleerde elektriciteitskosten (LCOE). HJT-cellen hebben ook een productievoordeel, doordat ze gebruikmaken van chemische dampafzetting (CVD) bij lage temperatuur om de amorfe siliciumlagen af te zetten, gevolgd door transparante geleidende oxide (TCO) en p-type of n-type amorfe siliciumlagen. Dit vereenvoudigde proces verlaagt de kosten en verbetert de opbrengst in vergelijking met het gloeiproces bij hoge temperatuur van TOPCon, dat de productiekosten en de kwaliteitsvariabiliteit verhoogt.
d. Milieuvriendelijke productie:Perovskietmaterialen bieden een milieuvriendelijker productieproces omdat ze geen giftige of zeldzame elementen bevatten. In tegenstelling tot sommige PV-materialen die gevaarlijke elementen zoals lood of cadmium vereisen, zijn perovskieten vrij van dergelijke giftige stoffen, waardoor de risico's voor het milieu en de gezondheid worden verminderd. Bovendien zijn perovskieten niet afhankelijk van zeldzame elementen, waarvan de winning schadelijk kan zijn voor het milieu. De productie ervan verbruikt minder energie, wat leidt tot lagere CO2-uitstoot.
Kortom, de combinatie van HJT en perovskiet vertegenwoordigt een veelbelovende richting voor toekomstige ontwikkelingen in de fotovoltaïsche technologie. De voordelen op het gebied van efficiëntie, stabiliteit, kosteneffectiviteit en milieuvriendelijkheid overtreffen TOPCon op veel vlakken.
