Na hitro razvijajočem se področju fotovoltaične tehnologije sta bila HJT (heterojunkcija) in TOPCon (kontakt s pasivizacijo s tunelskim oksidom) v središču pozornosti industrije. Vendar pa je z uvedbo perovskitnih materialov kombinacija HJT s perovskitom deležna pozornosti zaradi svojih edinstvenih prednosti in postala vroča tema v solarni industriji. Ta članek raziskuje prednosti HJT v kombinaciji s perovskitom v primerjavi s TOPConom in kako ta kombinacija oblikuje prihodnost fotovoltaične tehnologije.
1. Uvod v tehnologijo HJT
HJT je znan po visoki učinkovitosti fotoelektrične pretvorbe in odličnem delovanju v pogojih slabe svetlobe. Heterospoj tvori z zlaganjem tanke plasti amorfnega silicija na kristalni silicijev substrat, kar zmanjša površinsko rekombinacijo in poveča napetost odprtega tokokroga ter kratkostični tok celice.
2. Izzivi s tehnologijo TOPCon
TOPCon doseže pasivizacijo površine z nanosom oksidne plasti in plasti polikristalnega silicija na površino celice, kar zmanjša izgube zaradi rekombinacije. Vendar pa se doseganje večje učinkovitosti s TOPCon sooča z izzivi, vključno z zapletenimi procesi, upravljanjem stroškov in težavami pri nadaljnjih izboljšavah učinkovitosti.
3. Vloga perovskitnih materialov
Perovskitni materiali so idealni za povečanje učinkovitosti sončnih celic zaradi visokega absorpcijskega koeficienta, nastavljive pasovne vrzeli in možnosti obdelave v raztopini. Z združitvijo perovskita s tehnologijo HJT je mogoče izkoristiti visoko učinkovitost HJT in jo dodatno izboljšati s širokospektralnimi absorpcijskimi lastnostmi perovskita.
4. Prednosti HJT v kombinaciji s perovskitom
a. Vrhunska učinkovitost fotoelektrične pretvorbe:Dodatek perovskita znatno razširi spektralni odziv HJT celic, s čimer se poveča število fotogeneriranih nosilcev. HJT celice s teoretično mejo učinkovitosti 27,5 % že presegajo tradicionalne fotonapetostne tehnologije. Heterospojna struktura, ki izmenjuje amorfne in kristalne silicijeve plasti, maksimizira absorpcijo svetlobe in izboljša učinkovitost pretvorbe energije.
b. Boljša stabilnost:Celice HJT ne ponujajo le večje učinkovitosti, temveč tudi vrhunsko stabilnost. Tandemska struktura HJT-perovskita ohranja večjo učinkovitost pri dolgotrajnem delovanju, za razliko od TOPCon-perovskita, ki se kljub nižjim proizvodnim stroškom po učinkovitosti težko kosa s HJT.
c. Poenostavljen proizvodni postopek:Zaradi možnosti obdelave perovskitnih materialov v raztopini se znižujejo proizvodni stroški, kar je ključnega pomena za zmanjšanje izravnanih stroškov električne energije (LCOE). Celice HJT imajo tudi prednost pri proizvodnji, saj za nanašanje amorfnih silicijevih plasti uporabljajo nizkotemperaturno kemično nanašanje s paro (CVD), ki mu sledijo plasti prozornega prevodnega oksida (TCO) in amorfnega silicija tipa p ali n. Ta poenostavljen postopek zmanjšuje stroške in izboljšuje izkoristek v primerjavi s postopkom visokotemperaturnega žarjenja TOPCon, ki povečuje proizvodne stroške in variabilnost kakovosti.
d. Okolju prijazna proizvodnja:Perovskitni materiali ponujajo okolju prijaznejši proizvodni postopek, saj ne vsebujejo strupenih ali redkih elementov. Za razliko od nekaterih fotonapetostnih materialov, ki zahtevajo nevarne elemente, kot sta svinec ali kadmij, perovskiti ne vsebujejo takšnih toksinov, kar zmanjšuje okoljska in zdravstvena tveganja. Poleg tega perovskiti niso odvisni od redkih elementov, katerih pridobivanje lahko škoduje okolju. Njihova proizvodnja porabi manj energije, kar vodi do nižjih emisij ogljika.
Skratka, kombinacija HJT in perovskita predstavlja obetavno smer za prihodnji napredek fotovoltaike, saj njene prednosti v učinkovitosti, stabilnosti, stroškovni učinkovitosti in okoljski trajnosti v mnogih pogledih prekaša TOPCon.
