Vorteile von Sunket HJT-Solarmodulen und praktische Anwendungsanalyse

Vorwort: Vergangenheit und Gegenwart der Photovoltaik – das Ende der P-Typ-Ära, der Beginn der N-Typ-Ära

Die Photovoltaikzellenindustrie gehört zum Mittelfeld der Photovoltaikindustriekette und wird aus Siliziumwafern durch Reinigung, Texturierung und andere Schritte hergestellt. Photovoltaik-Module erzeugen unter Licht Spannung und Strom und ermöglichen eine photovoltaische Stromerzeugung, die im Wesentlichen der Herstellung von Low-End-Halbleitern ähnelt.

Entsprechend den unterschiedlichen Rohstoffen und Zellvorbereitungstechnologien können Photovoltaikzellen in P-Typ-Zellen und N-Typ-Zellen unterteilt werden. Siliziumwafer vom P-Typ werden durch Dotieren von Bor in Siliziummaterialien hergestellt; Siliziumwafer vom N-Typ werden durch Dotieren von Siliziummaterialien mit Phosphorelementen hergestellt. Die Batterievorbereitungstechnologie vom P-Typ verfügt über traditionelle AL-BSF- (Aluminium Backfield) und PERC-Technologie. Es gibt viele N-Typ-Batterievorbereitungstechnologien, einschließlich PERT/PERL, TOPCon, IBC und HJT (Heterojunction).

2015 ist das erste Jahr der Transformation der Photovoltaikzellentechnologie. Vor 2015 waren BSF-Batterien der Mainstream und machten 90% des Gesamtmarktes aus. Im Jahr 2015 schloss PERC die Kommerzialisierungsprüfung ab, und die Effizienz der Batteriemassenproduktion überschritt zum ersten Mal den BSF-Engpass bis 20% und trat offiziell in die Expansionsphase ein. In den folgenden zwei Jahren spiegelten sich die wirtschaftlichen Vorteile von PERC-Zellen mit der Weiterentwicklung der PERC-Technologie, der Verbesserung der Effizienz und der Reduzierung der Nicht-Silizium-Kosten wider. Im Jahr 2018 erreichte der Marktanteil von PERC-Zellen 33%, und dann stieg die Produktionskapazität explosionsartig an. Bis 2020 ist der Marktanteil auf 87% gestiegen, was BSF-Zellen im Grunde übertroffen hat, aber die Effizienzgrenze von PERC-Zellen liegt bei 24,5%. Die derzeitige Umwandlungseffizienz von PERC-Zellen ist nahe an der Grenze, sodass Batterieunternehmen erneut nach technologischen Durchbrüchen suchen müssen, um Kosten zu senken und die Effizienz zu steigern.

2021 ist der Wendepunkt der Transformation der Batterietechnologie. Was die Photovoltaikindustrie verfolgt, ist Kostensenkung und Effizienzsteigerung. Aufgrund ihrer hohen Umwandlungseffizienz haben N-Typ-Batterien allmählich die Bühne betreten und wurden von den Menschen akzeptiert. Gemäß ISFH-Daten betragen die theoretischen Grenzwirkungsgrade von PERC-, HJT- und TOPCon-Zellen 24,51 TP3T, 27,51 TP3T bzw. 28,71 TP3T.

Insgesamt waren Aluminium-Backfield-BSF-Batterien vor 2017 der Mainstream, und PERC-Batterien haben Aluminium-Backfield-Batterien seit 2017 fast vollständig ersetzt. Da sich die aktuelle PERC-Zelle jedoch dem theoretischen Grenzwirkungsgrad von 24,51 TP3T angenähert hat, ist der Raum für Verbesserungen begrenzt . Nach 2021 werden sich N-Typ-Batterien schnell entwickeln, dominiert von TOPCon und HJT, die sich derzeit in der frühen Phase der groß angelegten Kommerzialisierung befinden. Der potenzielle zukünftige technische Weg umfasst auch HBC- und Perowskit-Tandemzellen, die nach der Kombination mit HJT Upgrades entsprechen, damit die Umwandlungseffizienz einen weiteren Sprung erreichen kann.

Was ist HJT

Eine Solarzelle ist ein Gerät, das den photovoltaischen Effekt nutzt, um Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln, und ihr Kern ist ein Halbleiter-PN-Übergang. Unter Verwendung unterschiedlicher Dotierungsprozesse werden der P-Typ-Halbleiter und der N-Typ-Halbleiter durch Diffusion auf demselben Halbleitersubstrat (normalerweise Silizium oder Germanium) hergestellt, und an ihrer als PN-Übergang bezeichneten Grenzfläche wird eine Raumladungszone gebildet. Der PN-Übergang hat eine unidirektionale Leitfähigkeit, eine Eigenschaft, die von vielen Geräten in der elektronischen Technologie genutzt wird.

Heterojunction (HIT) ist ein spezieller PN-Übergang, der aus amorphem Silizium und kristallinen Siliziummaterialien gebildet wird. Es ist eine Art N-Typ-Batterie, bei der ein amorpher Siliziumfilm auf kristallinem Silizium abgeschieden wird. Die HIT-Batterie (Heterojunction with Intrinsic Thinfilm) wurde erstmals 1990 erfolgreich von Sanyo in Japan entwickelt. Da HIT von Sanyo als Warenzeichen eingetragen wurde, wird sie auch als HJT, HDT oder SHJ bezeichnet. Die Patentschutzfrist von Sanyo lief 2015 aus, und die HJT-Technologie wurde vollständig gefördert.

Was sind die Vorteile von HJT im Vergleich zu herkömmlichen Solarmodulen?

Als ausgereifte Solarzellentechnologie hat sich die Heterojunction-Technologie vielfach bewährt, um einen höheren Wirkungsgrad, eine bessere Leistung und eine zuverlässigere Produktstabilität in der Praxis zu bieten. Im Vergleich zu anderen Solarzellentechnologien haben Heterojunctions eine höhere Produktionseffizienz, einfachere Prozesse und weniger Produktionsschritte als andere Zelltechnologien. Heterojunction-Zellen sind natürliche doppelseitige Zellen, und die Zellfarbe ist stabiler und kontrollierbarer.

1. Kein PID-Phänomen: Da die obere Oberfläche der Batterie TCO ist, erzeugt die Ladung keine Polarisation auf dem TCO auf der Batterieoberfläche, und es gibt kein PID-Phänomen. Gleichzeitig bestätigten dies auch die experimentellen Daten. Technische Anwendung und Perspektive von Heterojunction-Solarzellen
2. Niedertemperatur-Herstellungsprozess: Die Verarbeitungstemperatur aller Prozesse der HJT-Batterie ist niedriger als 250, wodurch der Prozess der Hochtemperatur-Diffusionsübergangsbildung mit geringer Produktionseffizienz und hohen Kosten vermieden wird, und der Niedertemperaturprozess macht die optische Bandlücke , die Abscheidungsrate, der Absorptionskoeffizient und der Wasserstoffgehalt werden präziser gesteuert, und nachteilige Wirkungen, wie z. B. eine durch hohe Temperatur verursachte thermische Belastung, können ebenfalls vermieden werden.
3. Hoher Wirkungsgrad: HJT-Batterien haben den Weltrekord für die Umwandlungseffizienz von massenproduzierten Batterien aufgestellt. Der Wirkungsgrad von HJT-Zellen ist 1-2% höher als der von monokristallinen P-Typ-Zellen, und der Unterschied nimmt langsam zu.
4. Technische Anwendung und Perspektive von Heterojunction-Solarzellen mit hoher Lichtstabilität: Der bei amorphen Silizium-Solarzellen übliche Staebler-Wronski-Effekt tritt bei HJT-Solarzellen nicht auf. Gleichzeitig ist in dem in der HJT-Zelle verwendeten Siliziumwafer vom N-Typ der Dotierstoff Phosphor, und es gibt fast kein lichtinduziertes Dämpfungsphänomen.
5. Es kann zum Verdünnen entwickelt werden: Die Prozesstemperatur von HJT-Batterien ist niedrig, die oberen und unteren Oberflächenstrukturen sind symmetrisch und es gibt keine mechanische Belastung, sodass das Verdünnen reibungslos erreicht werden kann; Darüber hinaus hat die Forschung gezeigt, dass für N-Typ-Batterien mit hoher Minoritätsträgerlebensdauer (SRV < 100 cm/s) Siliziumsubstrat, je dünner der Wafer, desto höher die Leerlaufspannung sein kann.

Wie man ein HJT-Solarpanel herstellt

HJT 4 Hauptprozessschritte:

• Texturierende Reinigung
• Abscheidung eines amorphen Siliziumfilms
• TCO-Vorbereitung
• Elektrodenvorbereitung

Die entsprechende Ausstattung ist:

• Reinigungs- und Texturiergeräte
• PECVD-Ausrüstung
• PVD/RPD-Ausrüstung
• Siebdruckausrüstung

Die Leistung von HJT in aktuellen Projekten