В быстро развивающейся области фотоэлектрических технологий гетеропереходы (HJT) и туннельные оксидные пассивированные контакты (TOPCon) были в центре внимания отрасли. Однако с появлением перовскитных материалов сочетание HJT с перовскитом привлекает внимание своими уникальными преимуществами и становится актуальной темой в солнечной энергетике. В этой статье рассматриваются преимущества сочетания HJT с перовскитом по сравнению с TOPCon и то, как эта комбинация формирует будущее фотоэлектрических технологий.
1. Введение в технологию HJT
HJT известен своей высокой эффективностью фотоэлектрического преобразования и превосходными характеристиками в условиях низкой освещенности. Он образует гетеропереход путем нанесения тонкой пленки аморфного кремния на кристаллическую кремниевую подложку, что снижает поверхностную рекомбинацию и повышает напряжение холостого хода и ток короткого замыкания ячейки.
2. Проблемы с технологией TOPCon
Технология TOPCon обеспечивает пассивацию поверхности за счет нанесения на поверхность ячейки слоя оксида и слоя поликристаллического кремния, что снижает потери на рекомбинацию. Однако достижение более высокой эффективности с помощью TOPCon сопряжено с трудностями, включая сложные технологические процессы, управление затратами и сложности дальнейшего повышения эффективности.
3. Роль перовскитных материалов
Перовскитные материалы идеально подходят для повышения эффективности солнечных элементов благодаря высокому коэффициенту поглощения, регулируемой ширине запрещенной зоны и возможности обработки в растворе. Сочетание перовскита с технологией HJT позволяет использовать высокую эффективность HJT и дополнительно повысить ее за счет широкого спектра поглощения перовскита.
4. Преимущества HJT в сочетании с перовскитом
а. Высокая эффективность фотоэлектрического преобразования:Добавление перовскита значительно расширяет спектральный отклик гетеропереходных ячеек, увеличивая количество фотогенерированных носителей заряда. Гетеропереходные ячейки с теоретическим пределом эффективности 27,5% уже превосходят традиционные фотоэлектрические технологии. Гетеропереходная структура, чередующаяся между аморфными и кристаллическими слоями кремния, максимизирует поглощение света, повышая эффективность преобразования энергии.
б. Повышенная стабильность:Ячейки на основе HJT не только обладают более высокой эффективностью, но и превосходной стабильностью. Тандемная структура HJT-перовскит сохраняет более высокую эффективность при длительной эксплуатации, в отличие от TOPCon-перовскита, который, несмотря на более низкую себестоимость производства, с трудом может сравниться с HJT по эффективности.
c. Упрощенный производственный процесс:Возможность обработки перовскитных материалов в растворе снижает производственные затраты, что имеет решающее значение для снижения приведенной стоимости электроэнергии (LCOE). Ячейки на основе гетеропереходных транзисторов (HJT) также обладают преимуществом в производстве, используя низкотемпературное химическое осаждение из газовой фазы (CVD) для нанесения слоев аморфного кремния, за которыми следуют прозрачный проводящий оксид (TCO) и слои аморфного кремния p- или n-типа. Этот упрощенный процесс снижает затраты и повышает выход годных изделий по сравнению с высокотемпературным процессом отжига, используемым компанией TOPCon, который увеличивает производственные затраты и вариативность качества.
d. Экологически чистое производство:Перовскитные материалы предлагают более экологичный процесс производства, поскольку не содержат токсичных или редких элементов. В отличие от некоторых фотоэлектрических материалов, для производства которых требуются опасные элементы, такие как свинец или кадмий, перовскиты не содержат таких токсинов, что снижает экологические и медицинские риски. Кроме того, производство перовскитов не зависит от редких элементов, добыча которых может нанести вред окружающей среде. Их производство потребляет меньше энергии, что приводит к снижению выбросов углекислого газа.
В заключение, сочетание HJT и перовскита представляет собой многообещающее направление для будущих достижений в области фотовольтаики, поскольку его преимущества в эффективности, стабильности, экономичности и экологической устойчивости превосходят TOPCon во многих аспектах.
