V rýchlo sa rozvíjajúcej oblasti fotovoltaickej technológie sú HJT (heterojunction) a TOPCon (tunelový oxidovo pasivovaný kontakt) ústrednými bodmi odvetvia. Avšak so zavedením perovskitových materiálov si HJT v kombinácii s perovskitom získava pozornosť pre svoje jedinečné výhody a stáva sa horúcou témou v solárnom priemysle. Tento článok skúma výhody HJT v kombinácii s perovskitom oproti TOPCon a to, ako táto kombinácia formuje budúcnosť fotovoltaickej technológie.
1. Úvod do technológie HJT
HJT je známy svojou vysokou účinnosťou fotoelektrickej konverzie a vynikajúcim výkonom v podmienkach so slabým osvetlením. Vytvára heterojunkciu nanesením tenkej vrstvy amorfného kremíka na kryštalický kremíkový substrát, čím sa znižuje povrchová rekombinácia a zvyšuje sa napätie naprázdno a skratový prúd článku.
2. Výzvy s technológiou TOPCon
TOPCon dosahuje pasiváciu povrchu nanesením oxidovej vrstvy a vrstvy polykryštalického kremíka na povrch článku, čím sa znižujú rekombinačné straty. Dosiahnutie vyššej účinnosti pomocou TOPConu však čelí výzvam vrátane zložitých procesov, riadenia nákladov a ťažkostí s ďalším zvyšovaním účinnosti.
3. Úloha perovskitových materiálov
Perovskitové materiály sú ideálne na zvýšenie účinnosti solárnych článkov vďaka ich vysokému absorpčnému koeficientu, nastaviteľnej šírke zakázaného pásma a spracovateľnosti v roztoku. Kombináciou perovskitu s technológiou HJT je možné využiť vysokú účinnosť HJT a ďalej ju zvýšiť prostredníctvom širokospektrálnych absorpčných vlastností perovskitu.
4. Výhody HJT v kombinácii s perovskitom
a. Vynikajúca účinnosť fotoelektrickej konverzie:Pridanie perovskitu výrazne rozširuje spektrálnu odozvu HJT článkov, čím sa zvyšuje počet fotogenerovaných nosičov. HJT články s teoretickým limitom účinnosti 27,5 % už teraz prekonávajú tradičné fotovoltaické technológie. Heterojunkčná štruktúra, striedajúce sa vrstvy amorfného a kryštalického kremíka, maximalizuje absorpciu svetla a zlepšuje účinnosť premeny energie.
b. Lepšia stabilita:HJT články ponúkajú nielen vyššiu účinnosť, ale aj vynikajúcu stabilitu. Tandemová štruktúra HJT-perovskit si udržiava vyššiu účinnosť pri dlhodobej prevádzke, na rozdiel od TOPCon-perovskit, ktorý napriek nižším výrobným nákladom má problém s účinnosťou porovnať sa s HJT.
c. Zjednodušený výrobný proces:Vďaka spracovateľnosti perovskitových materiálov v roztoku sa znižujú výrobné náklady, čo je rozhodujúce pre zníženie nákladov na elektrinu (LCOE). Články HJT majú tiež výhodu pri výrobe, pretože na nanášanie vrstiev amorfného kremíka sa používa nízkoteplotná chemická depozícia z pár (CVD), po ktorej nasledujú vrstvy transparentného vodivého oxidu (TCO) a amorfného kremíka typu p alebo n. Tento zjednodušený proces znižuje náklady a zlepšuje výťažnosť v porovnaní s procesom vysokoteplotného žíhania spoločnosti TOPCon, ktorý zvyšuje výrobné náklady a variabilitu kvality.
d. Ekologicky šetrná výroba:Perovskitové materiály ponúkajú ekologickejší výrobný proces, pretože neobsahujú toxické ani vzácne prvky. Na rozdiel od niektorých fotovoltaických materiálov, ktoré vyžadujú nebezpečné prvky, ako je olovo alebo kadmium, perovskity takéto toxíny neobsahujú, čím sa znižujú environmentálne a zdravotné riziká. Okrem toho perovskity nepotrebujú vzácne prvky, ktorých extrakcia môže poškodiť životné prostredie. Ich výroba spotrebuje menej energie, čo vedie k nižším emisiám uhlíka.
Záverom možno povedať, že kombinácia HJT a perovskitu predstavuje sľubný smer pre budúci pokrok vo fotovoltaike, pričom jej výhody v oblasti účinnosti, stability, nákladovej efektívnosti a environmentálnej udržateľnosti v mnohých aspektoch zatieňujú TOPCon.
