W dynamicznie rozwijającej się dziedzinie technologii fotowoltaicznej, HJT (Heterojunction) i TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) były głównymi punktami zainteresowania branży. Jednak wraz z wprowadzeniem materiałów perowskitowych, połączenie HJT z perowskitem zyskuje na popularności ze względu na swoje unikalne zalety, stając się gorącym tematem w branży fotowoltaicznej. Niniejszy artykuł analizuje zalety połączenia HJT z perowskitem w porównaniu z TOPCon oraz to, jak ta kombinacja kształtuje przyszłość technologii fotowoltaicznej.
1. Wprowadzenie do technologii HJT
Technologia HJT jest znana z wysokiej wydajności konwersji fotoelektrycznej i doskonałych osiągów w warunkach słabego oświetlenia. Tworzy heterozłącze poprzez nałożenie cienkiej warstwy amorficznego krzemu na krystaliczne podłoże krzemowe, co zmniejsza rekombinację powierzchniową i zwiększa napięcie w obwodzie otwartym oraz prąd zwarcia ogniwa.
2. Wyzwania związane z technologią TOPCon
Technologia TOPCon osiąga pasywację powierzchni poprzez nałożenie warstwy tlenku i warstwy krzemu polikrystalicznego na powierzchnię ogniwa, co zmniejsza straty rekombinacyjne. Jednak osiągnięcie wyższej wydajności dzięki technologii TOPCon wiąże się z wyzwaniami, takimi jak złożone procesy, zarządzanie kosztami i trudności w dalszej poprawie wydajności.
3. Rola materiałów perowskitowych
Materiały perowskitowe idealnie nadają się do zwiększania wydajności ogniw słonecznych ze względu na wysoki współczynnik absorpcji, regulowaną przerwę energetyczną i możliwość przetwarzania w roztworze. Połączenie perowskitu z technologią HJT pozwala na wykorzystanie wysokiej wydajności HJT i jej dalszą poprawę dzięki szerokiemu spektrum absorpcji perowskitu.
4. Zalety połączenia HJT z perowskitem
a. Wyższa wydajność konwersji fotoelektrycznej:Dodatek perowskitu znacząco rozszerza odpowiedź widmową ogniw HJT, zwiększając liczbę nośników fotogenerowanych. Ogniwa HJT, z teoretycznym limitem sprawności 27,5%, już teraz przewyższają tradycyjne technologie fotowoltaiczne. Struktura heterozłączowa, naprzemiennie ułożona warstwa krzemu amorficznego i krystalicznego, maksymalizuje absorpcję światła, poprawiając wydajność konwersji energii.
b. Lepsza stabilność:Ogniwa HJT oferują nie tylko wyższą wydajność, ale również doskonałą stabilność. Tandemowa struktura HJT-perowskit utrzymuje wyższą wydajność w długim okresie eksploatacji, w przeciwieństwie do ogniw TOPCon-perowskit, które pomimo niższych kosztów produkcji mają trudności z dorównaniem HJT pod względem wydajności.
c. Uproszczony proces produkcyjny:Możliwość przetwarzania w roztworze materiałów perowskitowych obniża koszty produkcji, co ma kluczowe znaczenie dla obniżenia uśrednionego kosztu energii elektrycznej (LCOE). Ogniwa HJT mają również przewagę produkcyjną, wykorzystując niskotemperaturowe osadzanie chemiczne z fazy gazowej (CVD) do osadzania warstw krzemu amorficznego, a następnie przezroczystych warstw przewodzącego tlenku (TCO) oraz warstw krzemu amorficznego typu p lub n. Ten uproszczony proces obniża koszty i poprawia wydajność w porównaniu z procesem wyżarzania w wysokiej temperaturze firmy TOPCon, który zwiększa koszty produkcji i zmienność jakości.
d. Produkcja przyjazna dla środowiska:Materiały perowskitowe oferują bardziej przyjazny dla środowiska proces produkcji, ponieważ nie zawierają pierwiastków toksycznych ani rzadkich. W przeciwieństwie do niektórych materiałów fotowoltaicznych, które wymagają obecności niebezpiecznych pierwiastków, takich jak ołów czy kadm, perowskity są wolne od takich toksyn, co zmniejsza ryzyko dla środowiska i zdrowia. Co więcej, perowskity nie wymagają stosowania pierwiastków rzadkich, których wydobycie może być szkodliwe dla środowiska. Ich produkcja zużywa mniej energii, co przekłada się na niższą emisję dwutlenku węgla.
Podsumowując, połączenie HJT i perowskitu stanowi obiecujący kierunek rozwoju fotowoltaiki, a jego zalety w zakresie wydajności, stabilności, opłacalności i zrównoważonego rozwoju środowiska przewyższają technologię TOPCon pod wieloma względami.
