การแข่งขันระหว่าง HJT และ TOPCon: เหตุใดเซลล์แสงอาทิตย์แบบแทนเดมชนิดเพอร์รอฟสไกต์จึงเป็นเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ที่ได้รับความนิยมอย่างมากในปัจจุบัน

1. บทนำเกี่ยวกับเทคโนโลยี HJT

HJT มีชื่อเสียงในด้านประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าสูงและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในสภาวะแสงน้อย โดยสร้างเฮเทอโรจังก์ชันด้วยการวางฟิล์มซิลิคอนอสัณฐานบางๆ บนพื้นผิวซิลิคอนผลึก ซึ่งช่วยลดการรวมตัวใหม่ที่พื้นผิวและเพิ่มแรงดันไฟฟ้าวงเปิดและกระแสไฟฟ้าลัดวงจรของเซลล์

2. ความท้าทายของเทคโนโลยี TOPCon

TOPCon บรรลุผลลัพธ์ในการปรับสภาพพื้นผิวโดยการใช้ชั้นออกไซด์และชั้นซิลิคอนผลึกหลายเหลี่ยมบนพื้นผิวของเซลล์ ซึ่งช่วยลดการสูญเสียจากปฏิกิริยาการรวมตัวใหม่ อย่างไรก็ตาม การบรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้นด้วย TOPCon นั้นเผชิญกับความท้าทายหลายประการ รวมถึงกระบวนการที่ซับซ้อน การจัดการต้นทุน และความยากลำบากในการปรับปรุงประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้นไปอีก

3. บทบาทของวัสดุเพอร์รอฟสไกต์

วัสดุเพอร์รอฟสไกต์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ เนื่องจากมีค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงสูง ช่องว่างพลังงานที่ปรับได้ และสามารถแปรรูปได้ด้วยกระบวนการแบบสารละลาย การผสมผสานเพอร์รอฟสไกต์กับเทคโนโลยี HJT ทำให้สามารถใช้ประโยชน์จากประสิทธิภาพสูงของ HJT และเพิ่มประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้นไปอีกด้วยคุณสมบัติการดูดกลืนแสงในช่วงคลื่นกว้างของเพอร์รอฟสไกต์

4. ข้อดีของการผสมผสาน HJT กับเพอร์รอฟสไกต์

ก. ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าที่เหนือกว่า:การเติมเพอร์รอฟสไกต์ช่วยขยายช่วงการตอบสนองทางสเปกตรัมของเซลล์ HJT อย่างมีนัยสำคัญ ทำให้จำนวนพาหะที่เกิดจากแสงเพิ่มขึ้น เซลล์ HJT ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงสุดตามทฤษฎีที่ 27.5% นั้น เหนือกว่าเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์แบบดั้งเดิมแล้ว โครงสร้างเฮเทอโรจังก์ชันที่สลับชั้นซิลิคอนอสัณฐานและผลึก ช่วยเพิ่มการดูดซับแสงให้สูงสุด ส่งผลให้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานดีขึ้น

ข. ความเสถียรที่ดีขึ้น:เซลล์ HJT ไม่เพียงแต่ให้ประสิทธิภาพที่สูงกว่า แต่ยังมีเสถียรภาพที่เหนือกว่าอีกด้วย โครงสร้างแบบแทนเดม HJT-เพอร์รอฟสไกต์รักษาประสิทธิภาพที่สูงกว่าภายใต้การใช้งานในระยะยาว ซึ่งแตกต่างจาก TOPCon-เพอร์รอฟสไกต์ ที่แม้จะมีต้นทุนการผลิตต่ำกว่า แต่ก็ยังไม่สามารถเทียบเท่า HJT ในแง่ของประสิทธิภาพได้

ค. กระบวนการผลิตแบบง่าย:คุณสมบัติที่สามารถแปรรูปได้ด้วยสารละลายของวัสดุเพอร์รอฟสไกต์ช่วยลดต้นทุนการผลิต ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการลดต้นทุนค่าไฟฟ้าเฉลี่ยตลอดอายุการใช้งาน (LCOE) เซลล์ HJT ยังมีข้อได้เปรียบด้านการผลิต โดยใช้การตกตะกอนไอสารเคมีที่อุณหภูมิต่ำ (CVD) ในการตกตะกอนชั้นซิลิคอนอสัณฐาน ตามด้วยออกไซด์นำไฟฟ้าโปร่งใส (TCO) และชั้นซิลิคอนอสัณฐานชนิด p หรือชนิด n กระบวนการที่เรียบง่ายนี้ช่วยลดต้นทุนและเพิ่มอัตราผลผลิตเมื่อเทียบกับกระบวนการอบร้อนที่อุณหภูมิสูงของ TOPCon ซึ่งเพิ่มต้นทุนการผลิตและความผันแปรของคุณภาพ

d. การผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม:วัสดุเพอร์รอฟสไกต์มีกระบวนการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า เนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับธาตุที่เป็นพิษหรือหายาก ต่างจากวัสดุเซลล์แสงอาทิตย์บางชนิดที่ต้องใช้ธาตุอันตราย เช่น ตะกั่วหรือแคดเมียม เพอร์รอฟสไกต์ปราศจากสารพิษดังกล่าว จึงช่วยลดความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ นอกจากนี้ เพอร์รอฟสไกต์ยังไม่ต้องพึ่งพาธาตุหายาก ซึ่งการสกัดอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม กระบวนการผลิตใช้พลังงานน้อยลง ส่งผลให้มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยลง

โดยสรุปแล้ว การผสมผสานระหว่าง HJT และเพอร์รอฟสไกต์ถือเป็นทิศทางที่น่าสนใจสำหรับการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ในอนาคต ด้วยข้อดีในด้านประสิทธิภาพ ความเสถียร ความคุ้มค่า และความยั่งยืนต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งเหนือกว่า TOPCon ในหลายด้าน