HJT- oder Heterojunction-Solarmodule erhöhen die Leistung für effizientere Umwandlung von Sonnenlicht in Strom.
Die Technologie
zur Herstellung von Solarmodulen hat im Laufe der Jahre einen langen Weg
zurückgelegt, und mit der Einführung der Mono-PERC-, Topcon- und
HJT-Technologie gab es in letzter Zeit bedeutende Fortschritte. Diese neuen Technologien
haben zu Verbesserungen bei der Effizienz, der Haltbarkeit und der
Gesamtleistung von Solarmodulen geführt und machen sie damit zu einer
praktikableren und kostengünstigeren Option für die Erzeugung erneuerbarer
Energie. Dank verbesserter Wirkungsgrade und hervorragender
Temperaturkoeffizienten haben viele führende Hersteller die einstige
Beschränkung der kommerziellen Lebensfähigkeit von HJT-Solarzellen überwunden. Das
Ergebnis: eine neue Ära der Massenproduktion durch Machbarkeit steht bevor.
Die Heterojunction (HJT)-Solarzellentechnologie ist eine relativ neue Art von
Solarzellen, die in den letzten Jahren an Popularität gewonnen hat. Die
Abkürzung Hjt steht für Heterojunction Technology, was auf Deutsch
"Heteroverbindungstechnik" bedeutet. Es handelt sich um ein
innovatives Verfahren zur Herstellung von HJT-Solarzellen (HJT-Modulen), bei
dem zwei verschiedene Halbleitermaterialien miteinander kombiniert werden.
Dieser neue Schichtaufbau ermöglicht es, den Wirkungsgrad und die Leistung der
Solarzellen zu verbessern. Das Design und die Struktur von HJT ermöglichen eine
effizientere Umwandlung von Sonnenlicht in Strom. HJT-Zellen bestehen aus drei
Hauptmaterialien: Kristallines Silizium (c-Si), amorphes Silizium (a-Si) und
Indium-Zinn-Oxid (ITO).
Heterojunction-Solarmodule verbessern die Mängel von Standard-C-Si-Modulen,
indem sie die Oberflächenrekombination verringern. Diese Technologie hat einen
höheren Wirkungsgrad und verbessert die Lebensdauer der Module. Infolge der
Verbesserungen haben HJT-Paneele einen niedrigeren Temperaturkoeffizienten, was
zu einer besseren Leistung bei verschiedenen Extremtemperaturen führt.
Im Vergleich zu anderen Zellverarbeitungstechnologien ist der Produktionsprozess einer HJT-Zelle effizienter geworden und erfordert weniger Schritte. Die HJT-Solarzelle ist außerdem eine natürliche bifaziale Zelle mit einer wesentlich stabileren Solarzellenfarbe. Ein Heteroübergang (HJT) ist ein PN-Übergang, der zwei Technologien in einer einzigen Zelle kombiniert: eine Zelle aus kristallinem Silizium, die zwischen zwei Schichten aus amorphem "Dünnschicht"-Silizium liegt. Diese Technologien können zusammen eingesetzt werden, um mehr Energie zu gewinnen, als wenn sie einzeln verwendet werden.
Die Heterojunction-Technologie basiert auf einem N-dotierten kristallinen Silizium-Wafer, der mit sehr dünnen amorphen kristallinen Schichten überzogen ist. Diese Zellstruktur ist für den Wirkungsgradvorteil gegenüber herkömmlichen Zelltechnologien verantwortlich. Photovoltaikzellen unterscheiden sich in ihrem Schichtaufbau in negativ geladene N-Typ-Zellen und positiv geladene P-Typ-Zellen. Heterojunction-Solarzellen können je nach Dotierung in zwei Kategorien eingeteilt werden: n-Typ oder p-Typ.
N-Typ-Zellen mit Phosphor dotiert.
Für die gängigste Dotierung werden n-Typ c-Si-Wafer verwendet. Diese sind mit Phosphor dotiert, der ihnen ein zusätzliches Elektron verleiht, um sie negativ aufzuladen. Diese Solarzellen sind immun gegen Bor-Sauerstoff, der die Reinheit und Effizienz der Zellen verringert. Die mit Phosphor dotierte Grundschicht hat ein Elektron mehr als Silizium, wodurch freie Elektronen entstehen. Diese freien Elektronen ermöglichen den höheren Wirkungsgrad der N-Typ-Zellen. Sie sind für die extrem niedrigen Leistungsverluste verantwortlich und verhindern Phänomene wie PID (potenzialinduzierte Degradation) und LID (lichtinduzierten Degradation).
P-Typ-Zelle mit Bor dotiert.
Wenn die Basisschicht mit Bor dotiert ist, handelt es sich um eine P-Typ-Zelle. P-Typ-Solarzellen eignen sich besser für Weltraumanwendungen, da sie gegenüber der im Weltraum wahrgenommenen Strahlung widerstandsfähiger sind. Die p-Typ c-Si-Wafer sind mit Bor dotiert, wodurch die Zelle ein Elektron weniger hat, was sie positiv auflädt. Dadurch entsteht ein Elektronenloch und die positiven Ladungsträger überwiegen.
Aufbau der Heterojunction-Solarzelle und Materialisierung.
Die erste Schicht, die aus amorphem Silizium besteht, fängt das Sonnenlicht
ein, bevor es die kristalline Schicht erreicht, sowie jegliches Licht, das von
den darunter liegenden Schichten reflektiert wird. Die mittlere Schicht besteht
aus monokristallinem Silizium, das in erster Linie für die Umwandlung des
größten Teils des Sonnenlichts in Strom verantwortlich ist. Die letzte Schicht
ist eine weitere amorphe Dünnschicht-Siliziumschicht, die sich hinter dem
kristallinen Silizium befindet und die restlichen Photonen einfängt, welche die
ersten beiden Schichten durchlaufen haben. Heterojunction-Solarmodule werden
ähnlich zusammengesetzt wie Standard-Homojunction-Module, aber die Besonderheit
dieser Technologie liegt in der Solarzelle selbst. Es gibt drei wichtige
Materialien, die für HJT-Zellen verwendet werden:
- kristallines
Silizium (c-Si)
- amorphes
Silizium (a-Si)
- indium-Zinn-Oxid (ITO)
Kristallines Silizium wird regelmäßig zur Herstellung von Standard-Homojunction-Solarzellen verwendet, wie sie in herkömmlichen Panels zu finden sind. Es gibt zwei Arten von c-Si, nämlich polykristallines und monokristallines Silizium. Für HJT-Solarzellen wird jedoch nur monokristallines Silizium verwendet, da es einen höheren Reinheitsgrad aufweist und daher effizienter ist.
Amorphes Silizium wird in der Dünnschicht-PV-Technologie verwendet und ist das zweitwichtigste Material für die Herstellung von Heterojunction-Solarzellen. Während a-Si an sich Dichtedefekte aufweist, werden diese durch einen Hydrierungsprozess behoben, wodurch hydriertes amorphes Silizium (a-Si:H) entsteht, das leichter zu dotieren ist und eine größere Bandlücke aufweist, wodurch es sich besser für die Herstellung von HJT-Zellen eignet.
Indium-Zinn-Oxid ist das bevorzugte Material für die transparente leitfähige Oxidschicht (TCO) der Heterojunction-Solarzelle, aber die Forscher untersuchen die Verwendung von indiumfreien Materialien, die die Kosten für diese Schicht senken werden. Die Reflexions- und Leitfähigkeitseigenschaften von ITO machen es zu einer besseren Kontakt- und Außenschicht für die HJT-Solarzelle.
Standard-Solarzellen (Homojunction) werden mit c-Si für die n-Typ- und p-Typ-Schichten der absorbierenden Schicht hergestellt. Die HJT-Technologie hingegen kombiniert die waferbasierte PV-Technologie (Standard) mit der Dünnschichttechnologie, wodurch Heterojunction-Solarzellen ihre besten Eigenschaften erhalten.
Die Absorberschicht der Heterojunction-Solarzelle besteht aus einer auf einem c-Si-Wafer basierenden Schicht (blaue Schicht), die zwischen zwei dünnen intrinsischen (i) a-Si:H-Schichten (gelbe Schicht) angeordnet ist, wobei auf jeder a-Si:H (i)-Schicht dotierte a-Si:H-Schichten (rote und grüne Schichten) liegen. Die Anzahl der TCO-Schichten variiert je nachdem, ob es sich um eine monofaciale oder bifaciale HJT-Zelle handelt, wobei die hintere Schicht eine Metallschicht ist, die bei monofacialen Heteroübergangszellen als Leiter dient.
Herstellung einer Heterojunction-Solarzelle.
Der
Herstellungsprozess einer Heterojunction-Solarzelle umfasst mehrere Schritte:
- Bearbeitung
des Wafers
- Nasschemische
Verarbeitung
- Abscheidung
der Kernschicht
- TCO-Abscheidung
- Metallisierung
Bei der Waferbearbeitung werden die c-Si-Zellen mit einer diamantbestückten Säge geschnitten. Wenn dieser Prozess mit äußerster Sorgfalt durchgeführt wird, entstehen qualitativ hochwertige c-Si-Schichten, was sich in einer höheren Effizienz niederschlägt. Bei der nasschemischen Aufbereitung werden organische und metallische Verunreinigungen aus dem c-Si-Wafer entfernt. Für die nasschemische Bearbeitung werden häufig zwei Methoden verwendet: die RCA-Methode, bei der konzentrierte Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid zum Einsatz kommen, und eine kostengünstige Alternative, bei der ein ozonbasiertes Verfahren zum Einsatz kommt, das ähnliche Ergebnisse erzielt.
Nach der nasschemischen Aufbereitung erfolgt die Abscheidung mittels plasmaunterstützter chemischer Verdampfung (PECVD), bei der a-Si-Schichten auf beiden Seiten der Wafer-Basisschicht abgeschieden werden. Im zweiten Teil des Abscheidungsprozesses wird ITO durch Sputtern mit Hilfe der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) aufgebracht, wodurch die TCO-Schicht der Heteroübergangssolarzelle entsteht. Ein alternatives Verfahren verwendet die reaktive Plasmaabscheidung (RPD), um die TCO-Schicht aufzutragen, aber diese Option ist weniger beliebt.
Der Metallisierungsprozess weicht von den üblichen Herstellungsverfahren ab, da der Wasserstoff in a-Si:H die Temperaturen auf maximal 200-220ºC begrenzt. Eine speziell kuratierte Silberpaste wird bei niedrigen Temperaturen durch ein Kupfergalvanisierungs- oder Siebdruckverfahren verwendet, um die Elektroden auf der Zelle anzubringen.
Heterojunction im Vergleich zu Bifacial-Paneele.
Bifacial-Paneele sind ähnlich aufgebaut wie Heterojunction-Solarpaneele. Beide enthalten Passivierungsschichten, die die Oberflächenkombinationen reduzieren und so die Effizienz erhöhen. Die HJT-Technologie hat einen hohen Wirkungsgrad von 26,7 %, aber die Bifacial-Technologie übertrifft diesen mit einem Wirkungsgrad von über 30 %. Das Kuriose daran ist, dass das bifaciale PV-Modul, mit dem dieser Wirkungsgrad erreicht wird, die HJT-Technologie mit der bifacialen und anderen Technologien kombiniert. Mit einem Umwandlungswirkungsgrad von 26,07 % bei monofacialen Modulen und mehr als 30 % bei bifacialen Modulen ist Heterojunction eine der effizientesten Solartechnologien in der Branche. Dies macht sie für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot, für Bereiche, die große Erzeugungskapazitäten erfordern, und andere geeignet.
Vergleich zwischen der HJT- und der TOPCon-PV-Modultechnologie.
TOPCon und HJT Solarmodule sind zwei fortschrittliche Solartechnologien, die
sich durch hohe Effizienz und Zuverlässigkeit auszeichnen. HJT-Paneele haben
einen höheren Wirkungsgrad und sind bifazial, aber sie sind komplexer und
teurer in der Herstellung und reagieren empfindlich auf Feuchtigkeit.
TOPCon-Paneele haben einen einfacheren Herstellungsprozess, niedrigere Kosten
und sind weniger feuchtigkeitsempfindlich, haben aber im Vergleich zu
HJT-Paneelen einen geringeren Wirkungsgrad und eine geringere Bifacialität.
Vorteile der bifacialen Heterojunction-Technologie.
Aufgrund des
hohen Wirkungsgrades der HJT-Produktion spart man Platz bei der Platzierung.
Diese Paneele ermöglichen auch die Installation von weniger Stützstrukturen.
Der niedrige Temperaturkoeffizient führt zu einer Leistungssteigerung von 10%
in heißen Klimazonen und bei schlechten Lichtverhältnissen. Der
Temperaturkoeffizient beschreibt die Leistung der Module bei schwankenden
Temperaturen. Steigt die Temperatur, sinkt die Leistung. Die
Heterojunction-Zelle erreicht dank ihres symmetrischen Aufbaus eine optimale
Bifazialität. Indirektes Licht wird von der Solarzelle auf beiden Seiten
absorbiert. Diese ultrahohe Bifazialität ermöglicht eine Steigerung der
Stromerzeugung um bis zu 20 %. Die HJT-Technologie gewährleistet die Stabilität
der Parameter und garantiert eine hervorragende Qualität, die eine hohe
Leistungsabgabe und eine lange Lebensdauer gewährleistet:
- monokristallines
Silizium des Typs N als Trägermaterial plus Dünnschichten auf Siliziumbasis und transparente leitfähige Schichten auf der Vorder- bzw. Rückseite
- 25% mehr Wirkungsgrad
der Zellen
- >90% Bifazialitätsfaktor
- 0.26% / °C Temperaturkoeffizient
- 10% Leistungssteigerung
in heißen Klimazonen
- 750 mV Leerlaufspannung
- über 15 Jahre erweiterte
Produktgarantie für HJT-Produkte
HJT im Vergleich
zu den kristallinen PV-Technologien des Massenmarktes
- 23.5% Höchster aufgezeichneter Wirkungsgrad
- 0.38%/°C Temperaturkoeffizient
- bis zu 25 Jahre durchschnittliche Lebensdauer für Zelltyp ohne
Wirkungsgradverlust
Die Heterojunction-Technologie (HJT) im Detail.
Bei der Heterojunction-Technologie (HJT) handelt es sich um eine bifaciale Solarzellentechnologie des Typs N, bei der monokristallines Silizium des Typs N als Trägermaterial verwendet wird und Dünnschichten auf Siliziumbasis mit unterschiedlichen Eigenschaften sowie transparente leitfähige Schichten auf der Vorder- bzw. Rückseite aufgebracht werden. In Kombination mit den Vorteilen der Dünnschichttechnologien für kristallines Silizium und amorphes Silizium verfügt die HJT-Technologie über ausgezeichnete Fotoabsorptions- und Passivierungseffekte sowie über eine hervorragende Effizienz und Leistung. HJT-Paneele sind eine der Technologien zur Verbesserung der Umwandlungsrate und der Leistungsabgabe auf das höchste Niveau und stellen auch den Trend der neuen Generation von Solarzellenplattformtechnologie dar.
Höherer Umwandlungswirkungsgrad.
Die HJT-Solarzelle verwendet eine α-Si-Dünnschicht als Passivierungsmaterial, um den durch die Migration verursachten Verlust zu verringern. Dadurch kann die Leerlaufspannung auf 750 mV erhöht werden. HJT-Solarmodule haben einen Umwandlungswirkungsgrad von 26,07 % bei monofacialen Modulen und über 30 % bei bifacialen Modulen, was sie zu einer der effizientesten Solartechnologien in der Branche macht.
Guter Temperaturkoeffizient.
HJT-Zellen werden durch Temperaturschwankungen weniger beeinträchtigt. Sie eignen sich daher hervorragend für den Einsatz an Orten mit hohen Temperaturen. Unter den warmen und sonnigen Bedingungen, die für europäische Sommer typisch sind, sind Heterojunction-Solarmodule (HJT) die beste Wahl. Ihr niedriger Temperaturkoeffizient von -0,24%/°C im Vergleich zu PERC- und TOPCon-Zellen sorgt für eine stabile und effiziente Stromerzeugung, auch bei höheren Temperaturen. Diese Eigenschaft macht HJT-Solarmodule besonders geeignet für den Einsatz in den Sommermonaten in Europa, wo die Maximierung der Solarenergieeffizienz entscheidend ist. Der minimierte Leistungsverlust in Umgebungen mit hohen Temperaturen beweist ihre Robustheit und Zuverlässigkeit und macht sie zu einer bevorzugten Option für Solarenergiesysteme in Europas wechselhaftem Sommerwetter.
Hohe Bifazialität.
HJT-Zellen haben einen hohen Bifazialitätsfaktor von 92%, was sie zu einer guten Wahl für Anwendungen im Versorgungsbereich macht, die die Albedo-Ressource nutzen können.
Mehr Energieausbeute.
Aufgrund der natürlichen bifacialen symmetrischen Struktur kann die Bifacialität des HJT-Solarmoduls bis zu 97 % betragen. Die Energieausbeute kann durch die Stromerzeugung auf der Rückseite um mehr als 30% gesteigert werden.
Geringere Degradationsrate.
HJT-Solarzellen werden aus n-Typ-Wafern hergestellt, die keine B-O-Bindung aufweisen, was zu keiner LID (lichtinduzierten Degradation) führt. Die TCO-Schicht (transparente, elektrisch leitfähige Oxide) auf der HJT-Solarzelle ist leitfähig, so dass die Ladung nicht auf der Oberfläche polarisiert wird, was PID (potenzialinduzierte Degradation) in der Struktur vermeiden kann. HJT-Zellen eliminieren auf diese Art die Möglichkeit elektronischer Probleme auf der Zelloberfläche. Die mit leitenden Eigenschaften ausgestattete TCO-Schicht verhindert die Entstehung von Oberflächenpolarisation und mindert damit strukturell das Risiko des potenzialinduzierten Abbaus (Potential-Induced Degradation, PID). Die Stromerzeugungskapazität von Heterojunction-Modulen wird über einen Zeitraum von 30 Jahren nicht mehr als 12,6 % abnehmen, wodurch eine stabile Stromerzeugung während des gesamten Lebenszyklus der HJT-Solarmodule gewährleistet ist.
Bessere Leistung bei schwachem Licht.
Die amorphen Zellschichten sorgen für ein besseres Schwachlichtverhalten: Die Minoritätsladungsträger-Lebensdauer der n-Typ-Solarzelle ist länger, was zu einer besseren Stromerzeugung bei schwachem Licht führt, die etwa 0,5%~1% höher ist als die der bifacialen PERC-Solarzelle pro Watt. HJT-Zellen integrieren i-a-SiH-Dünnschichten zwischen kristallinem Silizium und dotiertem amorphem Silizium. Die undotierte hydrierte amorphe Siliziumschicht (i-a-Si:H) dient der Passivierung von Defekten auf der kristallinen Siliziumoberfläche. Dieser Passivierungsprozess reduziert die Rekombination von Ladungsträgern an der Grenzfläche, was zu einer erhöhten Leerlaufspannung (Voc) und damit zu einer hohen Leerlaufspannung (750 mV) führt. Diese erhöhte Voc ermöglicht eine höhere Ausgangsspannung auch bei schlechten Lichtverhältnissen, wodurch die Startspannung des Wechselrichters schneller erreicht wird und der Zeitraum der Stromerzeugung in den frühen Morgen- und Abendstunden deutlich verlängert wird, wodurch der tägliche Energieertrag maximiert wird.
Volles Schwarz ohne Farbunterschied.
Aufgrund der Eigenschaften der HJT-Zelltechnologie wird die Farbkonsistenz zwischen der Vorder- und Rückseite der HJT-Solarmodule ohne jegliche Unterschiede beibehalten, wodurch ein optisch ansprechender und koordinierter Effekt entsteht, der sie zur bevorzugten Wahl für vollschwarze Solarmodule und auch zur besten Wahl für dunkle Dächer in Europa macht.
Platz und Flexibilität.
HJT-Module benötigen einen geringeren Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen. Dies ist vor allem dort von Vorteil, wo der verfügbare Platz begrenzt ist. Außerdem sind HJT-Module flexibler und können auf verschiedenen Oberflächen angebracht werden.
Dünnerer Wafer angepasst.
HJT-Solarzellen können auf 90μm-Wafern eingesetzt werden, wobei die Qualität gewährleistet ist. Sie können mit der OBB- und Shingle-Technologie (keine Zwischenräume) überlagert werden, um die Effizienz zu verbessern und Kosten zu sparen.
Einfacher Herstellungsprozess.
Der Herstellungsprozess von HJT-Solarmodulen umfasst nur 5-7 Schritte, und die Kosten für die Ausrüstung werden ständig gesenkt, was sie zu einer kostengünstigen und vielversprechenden Technologie für die Zukunft der Solarenergie macht.
Senkung der BOS-Kosten.
Durch den Einsatz von Heterojunction-Solarmodulen können die BOS-Kosten (Systemkostenbilanz) effizient reduziert werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Solarmodulen erzeugen HJT-Module 3 % mehr Strom und weitere 8 % mehr Strom über einen Zeitraum von 30 Jahren auf der gleichen großen Fläche.
Hohe Verlässlichkeit.
Das HJT-Solarmodul ist mit witterungsbeständigem, korrosionsbeständigem und verschleißfestem doppelseitigem Glas und einer POE-Verkapselung ausgestattet und bietet eine 30-jährige Garantie für Produkt und Leistung. Durch den Niedrigtemperaturprozess und die No-Cut-Solarzellentechnologie werden die Zellen weniger beschädigt, sind hochflexibel, weisen weniger Mikrorisse auf und sind leicht zu transportieren und zu installieren.
Nachteile von HJT-Solarmodulen.
Hohe Kosten.
HJT-Paneele sind aufgrund der zusätzlichen Herstellungsschritte und der kostspieligen Materialien teurer.
Zerbrechlichkeit.
HJT-Paneele sind dünn und haben eine komplexe Struktur, wodurch sie anfälliger für Beschädigungen sind.
Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit.
HJT-Paneele sind empfindlich gegenüber Feuchtigkeit, die ihre Effizienz verringern oder das Paneel beschädigen kann.
Komplexität der Produktion.
Das Herstellungsverfahren für HJT-Paneele erfordert spezielle Kenntnisse und Ausrüstung.
Geringer Produktionsumfang.
HJT-Paneele werden in einem geringeren Maßstab hergestellt als herkömmliche Paneele, was sie teurer und schwieriger zu finden machen kann.
Neue Technologie.
HJT-Paneele sind eine relativ neue Technologie, und die Erfahrung mit der Installation und Wartung ist möglicherweise begrenzt.
Was ist der Unterschied zwischen HJT- und PERC- und Topcon-Zellen?
In den letzten Jahren haben sich PERC-Solarmodule (Passivated Emitter and Rear Contact) in der Solarmodulbranche als praktikable Option zur Erzeugung effizienterer Solarenergie durchgesetzt. Diese Solarmodule verwenden PERC-Solarzellen, eine verbesserte Version der herkömmlichen Solarzellen. Dank ihres modifizierten Designs können sie 6 bis 12 Prozent mehr Energie erzeugen als ihre herkömmlichen Gegenstücke.
PERC-Technologie.
PERC steht für Passivated Emitter and Rear Cell. Die PERC-Solarzelle verfügt über eine Passivierungsschicht auf der Rückseite der Zelle, die dazu beiträgt, Rekombinationsverluste zu minimieren und die Lichtabsorption zu erhöhen. Die Hauptaufgabe der rückseitigen Passivierungsschicht besteht darin, das Licht zu reflektieren, das durch die Siliziumzelle hindurchgeht, ohne vom Silizium absorbiert zu werden. Durch die Reflexion dieses Lichts gibt die Passivierungsschicht der Solarzelle eine zweite Chance, das Licht zu absorbieren, was zu einer erheblichen Verbesserung des Wirkungsgrads führt.
Vorteile von PERC-Solarmodulen.
PERC-Paneele bieten gegenüber herkömmlichen Solarmodulen mehrere Vorteile, die sie zu einer beliebten Wahl machen, wie:
Höhere Energieproduktion.
PERC-Solarmodule haben im Vergleich zu herkömmlichen Modulen einen höheren Wirkungsgrad, was zu einer höheren Stromerzeugung führt. Bei einer kompletten PV-Anlage kann die Energieerzeugung um bis zu 5 % gesteigert werden.
Verbesserte Leistung bei schwachem Licht und großer Hitze.
PERC-Paneele erbringen in Umgebungen mit wenig Licht und großer Hitze außergewöhnlich gute Leistungen und bieten einen höheren Wirkungsgrad von etwa 3 %.
Hoher Flächenwirkungsgrad.
Da PERC-Paneele effizienter sind, können sie die gleiche Leistung wie herkömmliche Paneele mit weniger Paneelen erzielen. Das bedeutet, dass ein Solarsystem mit PERC-Paneelen weniger Platz für die Installation benötigt.
Geringere BOS-Kosten.
Mit PERC-Paneelen können weniger Paneele die gleiche Leistung erbringen, was zu geringeren Kosten für die Systembilanz (BOS), Arbeitskosten und anderen weichen Kosten wie Wechselrichter und Trennschalter führt.
Nachteile von PERC-Solarmodulen.
PERC-Solarmodule sind im Allgemeinen teurer als herkömmliche Solarmodule. PERC-Solarmodule reagieren etwas empfindlicher auf Abschattungen als herkömmliche Solarmodule. Da es sich bei PERC-Solarmodulen um eine relativ neue Technologie handelt, besteht möglicherweise eine gewisse Unsicherheit hinsichtlich ihrer langfristigen Haltbarkeit und Leistung.
Anwendungen von
PERC-Solarmodulen.
Dächer von Wohngebäuden.
Mono-PERC-Solarmodule sind aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads eine beliebte Wahl für Dächer von Wohngebäuden, da sie es Hausbesitzern ermöglichen, auf einer kleineren Dachfläche mehr Strom zu erzeugen.
Gewerbliche Gebäude.
Mono-PERC-Solarmodule können auch auf gewerblichen Gebäuden wie Bürogebäuden, Einkaufszentren und Lagerhallen eingesetzt werden, um die Stromkosten auszugleichen und den Kohlenstoffausstoß zu verringern.
Groß angelegte Solarkraftwerke.
Mono-PERC-Solarmodule können in großen Solarkraftwerken eingesetzt werden, um
Strom im Versorgungsmaßstab zu erzeugen.
TOPCon-Solarpaneele.
Die TOPCon-Solartechnologie (Tunnel Oxide Passivated Contact / Tunneloxid passivierter Kontakt) ist eine relativ neue Art der Solarzellentechnologie. Die TOPCon-Solarzellenstruktur besteht aus einer dünnen Tunneloxidschicht, die zwischen einer transparenten leitfähigen Oxidschicht (TCO) und einer p-dotierten kristallinen Siliziumschicht liegt. Die TCO-Schicht dient als Frontkontakt für die Solarzelle, während die p-dotierte Schicht als Absorberschicht fungiert. Die Tunneloxidschicht dient als Passivierungsschicht, welche die Rekombination von Ladungsträgern an der Oberfläche der Solarzelle verhindert. Durch den höheren Wirkungsgrad kann das Solarmodul eine größere Energiemenge pro Flächeneinheit einfangen.
Vorteile von TOPCon-Solarmodulen.
Die Einführung der TOPCon-Technologie hat aufgrund der zahlreichen Vorteile, die mit ihr verbunden sind, an Popularität gewonnen, wie:
Herstellungsverfahren.
TOPCon-Solarzellen können mit denselben Maschinen wie P-Typ-Solarzellen hergestellt werden, d.h. die Hersteller müssen keine hohen Investitionen tätigen, um diese Technologie zu übernehmen, was die Herstellung von TOPCon-Solarmodulen in großem Maßstab einfacher und kostengünstiger macht.
Höherer Wirkungsgrad.
TOPCon-Zellen sind bei der Umwandlung von Sonnenlicht in Strom effizienter als P-Typ-Zellen. Der maximale Wirkungsgrad von TOPCon-Zellen liegt bei etwa 28 % und damit höher als der maximale Wirkungsgrad von PERC-Zellen, der bei etwa 24 % liegt. Dieser höhere Wirkungsgrad führt dazu, dass auf einer bestimmten Fläche mehr Strom erzeugt wird.
Geringere Degradation.
TOPCon-Module haben im Vergleich zu PERC-Solarmodulen einen geringeren Leistungsabfall im ersten Jahr und über 25 Jahre hinweg. Daher behalten sie ihre Effizienz über einen längeren Zeitraum bei, was zu einer längeren Lebensdauer der Solarmodule führt.
Niedrigerer Temperaturkoeffizient.
Der Temperaturkoeffizient von TOPCon-Solarmodulen ist niedriger als der von PERC-Solarmodulen. Das bedeutet, dass TOPCon-Solarmodule ihren Wirkungsgrad bei höheren Temperaturen beibehalten können, was besonders in heißen Klimazonen wichtig ist.
Bifazialitätsrate.
TOPCon-Zellen haben eine höhere Bifazialität als PERC-Zellen. Das bedeutet, dass TOPCon-Solarmodule Strom sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite des Moduls erzeugen können.
Schwache Lichtleistung.
TOPCon-Solarmodule haben einen höheren Wirkungsgrad bei schlechten Lichtverhältnissen als PERC-Module. Das bedeutet, dass TOPCon-Solarmodule mehr Strom erzeugen können, auch wenn nicht genügend Sonnenlicht vorhanden ist.
Nachteile der
TOPCon Solar PV Modul Technologie.
Kosten.
TOPCon-Solarzellen können in der Herstellung teurer sein als herkömmliche Solarzellen, da zusätzliche Materialien und Fertigungsschritte erforderlich sind, um die für die Zelle benötigten Dünnfilmschichten herzustellen.
Kompliziertheit.
Der Herstellungsprozess für TOPCon-Zellen ist komplexer als der für herkömmliche Zellen, was es schwieriger machen kann, die Produktion zu erhöhen, um eine hohe Nachfrage zu decken.
Hochtemperaturverarbeitung.
Die Herstellung von TOPCon-Zellen erfordert Verarbeitungsschritte bei hohen Temperaturen, was zu einem erhöhten Energieverbrauch und Kohlenstoffausstoß sowie zum Risiko von Defekten oder Schäden an der Zelle führen kann.
Anfälligkeit für Verunreinigungen.
TOPCon-Zellen reagieren empfindlicher auf Verunreinigungen in den zu ihrer
Herstellung verwendeten Materialien, was zu einem geringeren Wirkungsgrad oder
sogar zum vollständigen Ausfall der Zelle führen kann.
Anwendungen von TOPCon-Solarmodulen.
Solarkraftwerke
im industriellen Maßstab
TOPCon-Solarmodule werden aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades, der es
ermöglicht, auf kleinerer Fläche mehr Strom zu erzeugen, häufig in
Solarkraftwerken eingesetzt.
Landwirtschaft und Viehzucht.
TOPCon-Solarmodule können für landwirtschaftliche Anwendungen wie Wasserpumpen, Bewässerung und Erntetrocknung eingesetzt werden und liefern netzunabhängigen Strom für abgelegene Gebiete.
Ladestationen für Elektrofahrzeuge.
TOPCon-Solarmodule können zum Betrieb von Ladestationen für Elektrofahrzeuge
verwendet werden und ermöglichen so einen sauberen und nachhaltigen Transport.
Vergleich zwischen PERC- und TOPCon-Solartechnik.
Im Vergleich zu einer PERC-Solarzelle erscheint eine TOPCon-Solarzelle nach dem Einbau in ein Modul optisch identisch. Im Gegensatz zu PERC-Zellen werden TOPCon-Zellen jedoch aus n-dotiertem Silizium hergestellt, dessen Herstellung schwieriger ist. Dieses Material ermöglicht es den TOPCon-Zellen jedoch, höhere Wirkungsgrade zu erzielen.
Ein weiterer wesentlicher Unterschied ist das aufwändigere Passivierungsverfahren für TOPCon-Zellen. Dieser Prozess ist zwar technisch anspruchsvoller, erzielt aber eine größere Wirkung. Insbesondere das Aufbringen einer Schicht aus polykristallinem Silizium auf der Rückseite der Zelle erfordert einen erheblichen technischen Aufwand, ermöglicht es der Solarzelle jedoch, höhere Spannungen zu verarbeiten, was zu einer Steigerung des Gesamtwirkungsgrads führt.
Anwendungen von HJT-Solarmodulen.
Gebäudeintegrierte Fotovoltaik (BIPV).
HJT Solarmodule können in Gebäudefassaden, Dächer und Fenster integriert werden, um Strom zu erzeugen und gleichzeitig architektonische und energiesparende Vorteile zu bieten.
Platzbeschränkte Anwendungen.
Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads und ihrer kompakten Größe sind HJT-Solarmodule eine gute Wahl für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot, wie z. B. tragbare Solarladegeräte, netzunabhängige Kabinen und kleine Boote.
Solarkraftwerke im industriellen Maßstab.
HJT-Solarmodule können in großen Solarkraftwerken eingesetzt werden, insbesondere bei Projekten mit höherer Sonneneinstrahlung, die den Wirkungsgrad der HJT-Module erhöht.
Die Zukunft von HJT-Solarzellen.
Mit Überlagerung von Heterojunction und Perowskit wird vermutlich bereits ab 2025 eine Modulleistung von 800 W und ein Zellwirkungsgrad von 28 % erreicht werden. In Verbindung mit der kontinuierlichen Senkung der Kosten für Silizium-Wafer, Metallisierung, TCO, Ausrüstung und Produktion wird HJT die neue Generation der Mainstream-Solarzellentechnologie werden, welche höhere Produkteffizienz, stabilere Stromerzeugungsleistung, bessere Qualitätssicherung verspricht. Die Heterojunction-Technologie ist deshalb eine vielversprechende Technologie mit hohen Wirkungsgraden. Die Technologie ermöglicht es der Solarbranche, die Effizienz der täglichen PV-Module zu erhöhen und die Stromgestehungskosten (LCOE) für Solarstrom zu senken. Die Solarindustrie produzierte im Jahr 2019 5 GW an Heterojunction-Solarmodulen, womit die HJT-Technologie etwa 5 % des Einzelhandelsmarktes ausmacht, wobei die größten Hersteller Tesla in den USA und Panasonic in Malaysia und Japan sind, aber es wird erwartet, dass dies in Zukunft noch zunimmt.
Angesichts der zahlreichen Vorteile von HJT-Lösungen ist es wahrscheinlich, dass sich in naher Zukunft immer mehr Unternehmen für diese Technologie entscheiden werden. Da der HJT-Herstellungsprozess vier Schritte weniger erfordert als die PERC-Technologie, besteht ein Potenzial für erhebliche Kosteneinsparungen. PERC ist zwar seit vielen Jahren eine beliebte Option in der Branche, aber das komplexe Herstellungsverfahren kann nicht mit HJT mithalten. Darüber hinaus bietet PERC nicht den Vorteil der Hochtemperaturleistung von HJT. Laut dem Bericht ITRPV 2019 wird erwartet, dass HJT-Zellen bis 2026 einen Marktanteil von 12 % und bis 2029 von 15 % erreichen werden.
Fazit.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass HJT-Paneele den höchsten Wirkungsgrad und die beste Bifacialität bieten. Die Herstellung ist jedoch am komplexesten und teuersten und die Module reagieren empfindlich auf Feuchtigkeit. TOPCon-Solarmodule haben einen einfacheren Herstellungsprozess und sind weniger feuchtigkeitsempfindlich, haben aber im Vergleich zu HJT-Paneelen einen geringeren Wirkungsgrad und eine geringere Bifazialität. Mono-PERC-Paneele lassen sich einfacher herstellen als HJT- und TOPCon-Paneele, haben aber einen geringeren Wirkungsgrad und eine geringere Bifazialität als HJT-Paneele.
Heute ist die PERC-Technologie (Passivated Emitter and Rear Cell) weit verbreitet und gilt als gute Wahl für die meisten Anwendungen. Außerdem sind Mono-PERC-Solarmodule für ihre Zuverlässigkeit, Haltbarkeit und Langlebigkeit bekannt. Topcon-Paneele sind relativ teuer und möglicherweise nicht für alle Anwendungen kosteneffizient. Sowohl TOPCon als auch HJT-Solarmodule sind ebenfalls relativ teuer und sowohl TOPCon als auch HJT sind möglicherweise nicht überall erhältlich.
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