HJT Panele Fotowoltaiczne

25 marca, 2021
Jacek Serwin

Technologia HJT - Wprowadzenie

HJT (heterojunction), to akronim oznaczający heterozłączowe ogniwa fotowoltaiczne. Wprowadzony przez japońską firmę Sanyo w latach 80. Przejęty następnie, przez Panasonic w 2010 roku, HJT jest uważany za potencjalnego następcę popularnego ogniwa słonecznego PERC. Ogniwa krzemowe HJT obok innych technologii, takich jak PERT i TOPCON, typowane są na następną generację w globalnym rozdaniu fotowoltaicznych technologii.
Ze względu na mniejszą liczbę etapów przetwarzania ogniw w HJT i znacznie niższe temperatury przetwarzania wafli krzemowych, technologia ta może uprościć obecne linie produkcyjne ogniw słonecznych, które są w dużym stopniu oparte na technologii PERC.

Budowa Ogniwa HJT

Najważniejszą cechą HJT jest to, że jest to połączenie technologii ogniw słonecznych opartych na waflach i cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych, wykorzystujących najlepsze cechy każdego z nich. Ma doskonałe właściwości absorpcyjne standardowych ogniw na bazie płytek krzemowych i doskonałe właściwości pasywacyjne cienkowarstwowego amorficznego krzemu. Chociaż nie jest to w zasadzie ograniczone, ogólną praktyką jest wdrażanie HJT tylko na płytkach krzemowych typu n.

Różnice między HJT a N-Type i PERC

W przeciwieństwie do standardowych (PERC i N Type) krystalicznych ogniw słonecznych, które są urządzeniami homozłącznymi. Co oznacza, że warstwy półprzewodnikowe typu p i typu n, są utworzone na tym samym materiale bazowym. Ogniwa heterozłączowe natomiast, wytwarzane są przez połączenie dwóch różnych rodzajów materiałów. W przypadku krzemu w panelach fotowoltaicznych HJT, połączenie jest utworzone między krystalicznymi a bezpostaciowymi materiałami krzemowymi.

Heterozłącze jest utworzone między wzbogaconym krystalicznym podłożem krzemowym, a amorficzną warstwą krzemu o przeciwnym przewodnictwie (odpowiednio typu p lub typu n).

Panele fotowoltaiczne HJT Konstrukcja

Sanyo, który jest pionierem technologii HJT. Zaproponował umieszczenie wewnętrznej warstwy amorficznej pomiędzy wzbogaconymi powierzchniami krzemu amorficznego i krystalicznego. Dało to początek słynnemu i opatentowanemu “Heterojunction Sanyo” z warstwą “Intrinsic Thin”, powszechnie znanym jako HIT.

Ze względów praktycznych struktura HIT składa się z krystalicznej płytki krzemowej, zwykle typu n, umieszczonej pomiędzy wewnętrznymi i przeciwnie wzbogaconymi warstwami bezpostaciowego krzemu, osadzonymi po obu stronach oraz przezroczystym przewodzącym tlenkiem (TCO) na górze. Prawie wszystkie istniejące obecnie koncepcje HJT są oparte na tym szablonie.

Efektywność Ogniw HJT

AKCOME deklaruje dla swojej najnowszej serii Platinum i Black Huricane (Shingled) od 24,5% do 24,7% efektywności zastosowanego krzemu HJT.

Jinergy natomiast w przypadku swoich ogniw fotowoltaicznych HJT deklaruje na poziomie 24,73% przy średniej w okolicach 24,5%.

Eketywność Paneli Fotowoltaicznych HJT

AKCOME dla modułów Half-CUT HJT osiąga sprawność między 21,08% a 22%. W przypadku Double Glass Shingled efektywność to 21,31% – 22,71%.

Jinergy w panelu fotowoltaicznym HJT osiąga sprawność na poziomie 21,4%, co jest również bardzo wysokim wynikiem.

MOC HJT

AKCOME nominalne planuje osiągnąć w zależności od wielkość ogni krzemowych:

365W-570W w serii Half-CUT

375W-620W w serii Shingled

Jinergy oferuje w serii Half-Cut glas-glass odpowiednie:

120 ogniw 370W-390W

144 ogniwa 445W-465W

Farma Fotowoltaiczna – Panele fotowoltaiczne HJT

Zgodnie z wyliczeniami producenta paneli fotowoltaicznych HJT AKCOME, oszczędności w przypadku dużych projektów fotowoltaicznych wynoszą od kliku do kilkunastu procent. Wyższa moc, bifacjalność i produkcja w skrajnych warunkach w połączeniu z najniższą na świecie degradacją, brakiem efektów LID i PID oraz podwójnie szklaną konstrukcją (GLASS-GLASS), pozawala na generowanie znacznych oszczędności w ciągu 30 lat użytkowania względem paneli PERC.

WADY I ZALETY TECHNOLOGIA HJT

HJT
NTOPCON
PERC

Technologia	HJT	NTOPCON	PERC
Technologia	Technologia	WP0,235€	WP0,232€	WP0,225€
Glass Glass
Half-CUT
Bifacial > 85%
ZERO LID
ANTY PID
Gwarancja 30 LAT/MOC
Panele >500W
Współczynnik temperaturowy <0,3%
Efektywność >24%
	AKCOME	JOLYWOOD	JINERGY

Najlepsze Panele Fotowoltaiczne?

Jak każda technologia, Heterojunction ma swój własny zestaw zalet i wyzwań. Pod względem technologii z którą rywalizuje HJT, głównym wyzwaniem jest PERC, która jest najbardziej znaną i stosowaną technologią produkcji paneli fotowoltaicznych. Producenci Paneli Fotowoltaicznych PERC korzystają z know-how opracowanego na podstawie ogromnej bazy danych zebranych pod katem technicznym jak i produkcyjnym. Nie mniej jednak panele HJT, dzięki swoim właściwością, odporności na degradację oraz najwyższej efektywności mają szanse stać się wiodącą technologią w produkcji ogniw i modułów fotowoltaicznych.

Efektywność Technologii HJT

Z najlepszymi dużymi modułami PERC, osiągającymi ponad 21% wydajności, nie są daleko w tyle za HJT, dla którego najlepsze moduły osiągają powyżej 22% Jinergy i AKCOME. Dlatego wdrażanie HJT na większych formatach płytek jest w rzeczywistości bardzo gorącym tematem wśród producentów PV i dostawców sprzętu. Ogniwa Fotowoltaiczne HJT, są jeszcze bardziej wydajne i w produkcji seryjnej przekraczają 24,5% efektywności, a w testach laboratoryjnych sięgają już 27%.

Niezawodność paneli fotowoltaicznych HJT

Panele fotowoltaiczne HJT, to również stosunkowo nowa technologia. W związku z tym istnieją obawy dotyczące niezawodności. Wraz z początkiem popularyzacji i dostępności tego rozwiązania, grupy badawcze i producenci PV na całym świecie są żywo zainteresowani tą technologią. Jako krok zapobiegawczy w celu uniknięcia mechanizmów degradacji, skrzydło badawcze z PV-Lab. Wykazano, że enkapsulanty o wyższej rezystywności objętościowej, takie jak POE i TPO, nie wykazały degradacji nawet po 500 godzinach testu PID, podczas gdy użycie EVA może prowadzić do dość wysokiego PID powodując utratę mocy do 30%. Stwierdzono również, że stosowanie uszczelniaczy krawędziowych jest skuteczne w zapobieganiu PID.

Cena Paneli fotowoltaicznych HJT

Pomimo, że technologia HJT nie zajmuje aktualnie kluczowej pozycji pod kątem ilości produkowanych paneli fotowoltaicznych, cena za panel HJT nie jest “zabójcza”. Biorąc pod uwagę, że konfiguracja HJT w większości wypadków to:

bifacjal
glass-glass
n-type
half-cut bądź shingled

kilka procent więcej nie jest odczuwalny w skali 30 letniej inwestycji. W nieznacznie wyższej cenie panel fotowoltaiczny HJT daje, również większą moc z tych samych gabarytów, najlepszych współczynnik temperaturowy oraz minimalna degradacyjne na poziomie niecałych 13% po 30 latach.

Panele fotowoltaiczne HJT a Bifacjalność

Z testów i opinii producentów panele fotowoltaiczne HJT przedstawiają najwyższy stopień wykorzystania podwójnych ogniw fotowoltaicznych. Bifacjalność powyżej 90% deklaruje np. AKCOME. Oznacza to, że moduły słoneczne z wykorzystaniem krzemu HJT, będą o kilka % bardziej skuteczne w produkcji prąd po tylnej stronie.

HJT Technologia jest dobrze znana ze swojej wysokiej wydajności.

ma również najlepszą dwustronność wynoszącą około 90% spośród wszystkich dostępnych na rynku architektur krzemowych.

Heterozłącze, to nie tylko kolejna wysokowydajna technologia budowy ogniwa krzemowego, ale także charakteryzująca się najlepszą dwustronnością. W rzeczywistości moduły HIT firmy Panasonic (dawniej Sanyo), były pierwszymi komercyjnymi produktami bifacial dostępnymi już w 2000 roku. Technologia HJT, zazwyczaj wykazuje najwyższą dwustronność(bifacjalność) spośród wszystkich zaawansowanych technologii ogniw krystalicznych, przekraczającą 90%. Dzieje się tak ze względu na symetryczną strukturę i doskonałą pasywację konstrukcji, również na tylnej stronie. Jednak, podobnie jak w przypadku innych ogniw typu n. HJT wymaga również, aby wzór metalizacji na bazie srebra po obu stronach był dwustronny, co oznacza większe zużycie srebra i zwiększenie kosztów. Alternatywne sposoby na rozwiązanie problemów są interesujące opcje metalizacji, takie jak galwanizacja lub zastosowanie innowacyjnych metod łączenia, takich jak MBB, które mogą znacznie zmniejszyć zużycie pasty.

Najlepszy Bifacjal HJT

Heterozłącze to nie tylko kolejna wysokowydajna struktura komórkowa, ale także charakteryzująca się najlepszą dwustronnością. W rzeczywistości moduły HIT firmy Panasonic (dawniej Sanyo) były pierwszymi komercyjnymi produktami bifacial dostępnymi już w 2000 roku. Technologia HJT zazwyczaj wykazuje najwyższą dwustronność spośród wszystkich zaawansowanych technologii ogniw krystalicznych, przekraczającą 90%. Dzieje się tak ze względu na jego symetryczną strukturę i doskonały atrybut pasywacji konstrukcji również na tylnej stronie. Jednak, podobnie jak w przypadku innych architektur ogniw typu n, HJT wymaga również, aby wzór metalizacji na bazie srebra po obu stronach był dwustronny, co oznacza większe zużycie srebra i zwiększenie kosztów. Inną wadą HJT jest to, że używa past utwardzanych w niskiej temperaturze, co oznacza, że ich zużycie pasty jest wysokie, aby osiągnąć dobre poziomy przewodności. Ale są alternatywne sposoby: interesujące opcje metalizacji, takie jak galwanizacja lub zastosowanie innowacyjnych metod łączenia, takich jak MBB, mogą znacznie zmniejszyć zużycie pasty.