Vantaggi del pannello solare Sunket HJT e analisi pratica dell'applicazione

Prefazione: il passato e il presente delle celle fotovoltaiche – la fine dell'era di tipo P, l'inizio dell'era di tipo N

L'industria delle celle fotovoltaiche appartiene al midstream della catena dell'industria fotovoltaica ed è costituita da wafer di silicio attraverso la pulizia, la testurizzazione e altri passaggi. I pannelli fotovoltaici generano tensione e corrente sotto la luce, consentendo la generazione di energia fotovoltaica, essenzialmente simile alla produzione di semiconduttori di fascia bassa.

In base alle diverse materie prime e alla tecnologia di preparazione delle celle, le celle fotovoltaiche possono essere suddivise in celle di tipo P e celle di tipo N. I wafer di silicio di tipo P sono realizzati drogando il boro in materiali di silicio; I wafer di silicio di tipo N sono realizzati drogando materiali di silicio con elementi di fosforo. La tecnologia di preparazione della batteria di tipo P ha la tradizionale tecnologia AL-BSF (backfield in alluminio) e PERC. Esistono molte tecnologie di preparazione delle batterie di tipo N, tra cui PERT/PERL, TOPCon, IBC e HJT (eterogiunzione).

Il 2015 è il primo anno di trasformazione della tecnologia delle celle fotovoltaiche. Prima del 2015, le batterie BSF erano il mainstream, rappresentando 90% del mercato totale. Nel 2015, PERC ha completato la verifica della commercializzazione e l'efficienza della produzione di massa della batteria ha superato per la prima volta il collo di bottiglia BSF di 20% ed è entrata ufficialmente nella fase di espansione. Nei due anni successivi, con il progresso della tecnologia PERC, il miglioramento dell'efficienza e la riduzione dei costi diversi dal silicio, si sono riflessi i vantaggi economici delle celle PERC. Nel 2018, la quota di mercato delle celle PERC ha raggiunto 33%, quindi la capacità produttiva è aumentata in modo esplosivo. Entro il 2020, la quota di mercato è aumentata a 87%, che ha sostanzialmente superato le celle BSF, ma il limite di efficienza delle celle PERC è 24,5%. L'attuale efficienza di conversione delle celle PERC è vicina al limite, quindi per ridurre i costi e aumentare l'efficienza, le aziende produttrici di batterie devono cercare nuovamente scoperte tecnologiche.

Il 2021 è il punto di svolta della trasformazione della tecnologia delle batterie. Ciò che l'industria fotovoltaica ha perseguito è ridurre i costi e aumentare l'efficienza. Grazie alla loro elevata efficienza di conversione, le batterie di tipo N sono gradualmente entrate in scena e sono state accettate dalle persone. Secondo i dati ISFH, le efficienze limite teoriche delle celle PERC, HJT e TOPCon sono rispettivamente 24.5%, 27.5% e 28.7%.

Nel complesso, le batterie BSF backfield in alluminio erano il mainstream prima del 2017 e le batterie PERC hanno quasi completamente sostituito le batterie backfield in alluminio dal 2017. Tuttavia, poiché l'attuale cella PERC si è avvicinata all'efficienza limite teorica di 24.5%, il margine di miglioramento è limitato . Dopo il 2021, le batterie di tipo N inizieranno a svilupparsi rapidamente, dominate da TOPCon e HJT, che sono attualmente nella fase iniziale della commercializzazione su larga scala. Il potenziale percorso tecnico futuro include anche celle tandem HBC e perovskite, che sono equivalenti agli aggiornamenti dopo la combinazione con HJT in modo che l'efficienza di conversione possa raggiungere un altro salto.

Cos'è l'HJT

Una cella solare è un dispositivo che utilizza l'effetto fotovoltaico per convertire l'energia solare in energia elettrica e il suo nucleo è una giunzione PN a semiconduttore. Utilizzando diversi processi di drogaggio, il semiconduttore di tipo P e il semiconduttore di tipo N vengono fabbricati sullo stesso substrato semiconduttore (solitamente silicio o germanio) attraverso la diffusione e si forma una regione di carica spaziale sulla loro interfaccia chiamata giunzione PN. La giunzione PN ha conducibilità unidirezionale, una proprietà utilizzata da molti dispositivi nella tecnologia elettronica.

L'eterogiunzione (HIT) è una speciale giunzione PN, formata da silicio amorfo e materiali di silicio cristallino. È una sorta di batteria di tipo N che deposita un film di silicio amorfo su silicio cristallino. La batteria HIT (Heterojunction with Intrinsic Thinfilm) è stata sviluppata con successo per la prima volta da Sanyo in Giappone nel 1990. Poiché HIT è stata registrata come marchio da Sanyo, è anche chiamata HJT, HDT o SHJ. Il periodo di protezione del brevetto di Sanyo è scaduto nel 2015 e la tecnologia HJT ha iniziato a essere pienamente promossa.

Quali sono i vantaggi di HJT rispetto ai tradizionali pannelli solari?

In quanto tecnologia matura delle celle solari, è stato ampiamente dimostrato che la tecnologia di eterogiunzione fornisce maggiore efficienza, prestazioni migliori e stabilità pratica del prodotto più affidabile. Rispetto ad altre tecnologie di celle solari, le eterogiunzioni hanno una maggiore efficienza di produzione, processi più semplici e meno passaggi di produzione rispetto ad altre tecnologie di celle. Le celle di eterogiunzione sono celle naturali a doppia faccia e il colore delle celle è più stabile e controllabile.

1. Nessun fenomeno PID: poiché la superficie superiore della batteria è TCO, la carica non genererà polarizzazione sul TCO sulla superficie della batteria e non vi è alcun fenomeno PID. Allo stesso tempo, anche i dati sperimentali lo hanno confermato. Applicazione tecnica e prospettiva delle celle solari a eterogiunzione
2. Processo di produzione a bassa temperatura: la temperatura di elaborazione di tutti i processi della batteria HJT è inferiore a 250, il che evita il processo di formazione della giunzione di diffusione ad alta temperatura con bassa efficienza di produzione e costi elevati, e il processo a bassa temperatura crea il gap di banda ottico , il tasso di deposizione, il coefficiente di assorbimento e il contenuto di idrogeno sono controllati in modo più preciso e possono anche essere evitati effetti negativi come lo stress termico causato dall'alta temperatura.
3. Alta efficienza: le batterie HJT hanno stabilito il record mondiale per l'efficienza di conversione delle batterie prodotte in serie. L'efficienza delle celle HJT è 1-2% superiore a quella delle celle monocristalline di tipo P e la differenza sta lentamente aumentando.
4. Applicazione tecnica e prospettiva delle celle solari a eterogiunzione con elevata stabilità alla luce: l'effetto Staebler-Wronski, comune nelle celle solari in silicio amorfo, non compare nelle celle solari HJT. Allo stesso tempo, nel wafer di silicio di tipo N utilizzato nella cella HJT, il drogante è il fosforo e non vi è quasi alcun fenomeno di attenuazione indotto dalla luce.
5. Può essere sviluppato verso l'assottigliamento: la temperatura di processo delle batterie HJT è bassa, le strutture superficiali superiore e inferiore sono simmetriche e non vi è stress meccanico, quindi l'assottigliamento può essere ottenuto senza intoppi; inoltre, la ricerca ha dimostrato che per le batterie di tipo N con un substrato di silicio a vita di portatori minoritari elevata (SRV<100 cm/s), più sottile è il wafer, maggiore può essere la tensione a circuito aperto.

Come realizzare un pannello solare HJT

HJT 4 fasi principali del processo:

• Pulizia della testurizzazione
• Deposizione di film di silicio amorfo
• Preparazione del TCO
• Preparazione degli elettrodi

L'attrezzatura corrispondente è:

• Attrezzature per la pulizia e la testurizzazione
• Attrezzatura PECVD
• Attrezzatura PVD/RPD
• Attrezzature per serigrafia

Le prestazioni di HJT in progetti reali