A mesura que la indústria solar s'accelera cap a una major eficiència i una vida operativa més llarga, la tecnologia solar d'heterounió (HJT) s'ha convertit en un dels principals candidats per a sistemes fotovoltaics de propera -generació. Tanmateix, un obstacle tècnic persistent-ultraviolat (UV)-degradació induïda-ha limitat la durabilitat real-dels mòduls HJT. Ara, una nova onada d'innovacions centradaReducció de velocitat UViBloqueig UVestà a punt per superar aquest coll d'ampolla, desbloquejant tot el potencial de les cèl·lules HJT per al desplegament massiu.
Els panells solars d'heterounió consisteixen en silici cristal·lí combinat amb capes primes de silici amorf (no-cristal·lí). Com a resultat, aquests panells tenen un gran guany/pèrdua d'eficiència i característiques de temperatura millorades més que els panells solars tradicionals PERC (emissor passivat, cèl·lula posterior). Tot i així, les sensibilitats UV de l'HJT (heterounió) segueixen sent un problema per a les cèl·lules HJT i les seves capes d'interfície sensibles (per exemple, l'òxid conductor transparent TCO -) es veuen afectades per l'envelliment accelerat quan s'exposen a fotons UV d'alta -energia. A més, els portadors de càrrega de la cèl·lula HJT poden tenir menys càrrega recollida per les cèl·lules HJT amb l'augment de la pèrdua de portadors de càrrega i/o un augment de les taxes de recombinació de portadors de càrrega provocarà una disminució de la potència de sortida d'aquestes cèl·lules HJT.
Establint solucions per mitigar el dany de la radiació UV a l'estructura del panell HJT, els investigadors i els fabricants han treballat junts en dues estratègies separades per millorar el rendiment òptic del panell HJT, que ajudaran a mitigar el dany UV a l'estructura del panell HJT. Les estratègies són complementàries de les altres, pel que fa a com cada una evita que la llum ultraviolada causi danys a l'estructura del panell HJT.
Reducció UV: Converteix els raigs nocius en llum útil
La baixada d'UV implica la integració de materials luminiscents especialitzats-sovint fòsfors-terra-escassas o punts quàntics avançats-a la capa encapsulant o encapsulant frontal del mòdul. Aquests materials absorbeixen fotons UV d'alta-energia (normalment 280–400 nm) i els re-emeten com a llum visible de menor-energia (generalment verda, groga o vermella), que les cèl·lules HJT poden convertir de manera eficient en electricitat.
Segons la doctora Elena Marchetti, investigadora sènior de fotovoltaica del Centre Europeu d'Innovació Solar, "El canvi de canvi converteix efectivament una via de degradació parasitària en un actiu de rendiment. En lloc de deixar que els fotons UV danyin el TCO o les capes a-Si:H, els convertim en fotons útils que contribueixen a la generació actual". Les primeres proves de camp han demostrat que els mòduls amb encapsulants optimitzats de desplaçament inferior poden reduir la degradació induïda per UV-fins a un 65% mentre guanyen entre un 1,5 i un 2,8% en corrent de curt-circuit a causa de la llum visible addicional convertida.
Els avenços recents inclouen l'ús de marcs organometàl·lics dopats amb europi-i punts quàntics de perovskita sense plom-que ofereixen rendiments quàntics de fotoluminescència elevats i una excel·lent estabilitat-a llarg termini. Aquestes capes de desplaçament inferior s'estan integrant tant en encapsulants d'etilè-acetat de vinil (EVA) com d'elastòmer de poliolefina (POE), sense comprometre la claredat o l'adhesió òptica.
Bloqueig UV: un enfocament de barrera selectiva
El bloqueig UV es fa evitant que els fotons UV arribin mai a les capes cel·lulars sensibles del mòdul, el que fa que sigui una manera més directa d'aconseguir aquest objectiu, però simplement utilitzar un absorbidor UV estàndard no és adequat. Els bloquejadors convencionals solen reduir els recursos solars per a la generació d'energia tallant part de l'àrea de l'espectre blau-violeta (menys de 450 nm).
Next-generation UV-blocking films use multilayer interference coatings or hybrid organic-inorganic barriers that selectively reflect or absorb UV light (280 nm to 380 nm), while allowing >Passa el 95% de la llum visible i infraroja propera (400 nm a 1200 nm). Aquestes pel·lícules es poden afegir al vidre frontal del mòdul solar o com a capa intermedia independent.
Un exemple d'aquesta tecnologia és el vidre frontal recobert de bloqueig UV-, desenvolupat conjuntament entre l'Institut Fraunhofer de Sistemes d'Energia Solar i un gran fabricant de vidre. Aquest vidre frontal recobert de bloqueig UV redueix la transmissió UV a<3% of the total incident light while maintaining 96% of the visible light transmission. Accelerated aging tests (IEC 61215) using HJT modules with UV-blocking front glass show that the retained power after 2,000 hours of UV exposure is 94% as compared with only 79% for control modules with standard glass.
Sinèrgia i perspectiva comercial
Els últims desenvolupaments en tecnologia de protecció UV indiquen que un enfocament combinat que inclou tant pel·lícules de bloqueig UV com encapsulants de desplaçament a la baixa ofereix la millor solució per maximitzar la vida útil i el rendiment energètic total dels mòduls solars fotovoltaics (PV). El primer nivell de protecció s'aconsegueix col·locant una pel·lícula de bloqueig d'UV-a la superfície del mòdul fotovoltaic, la qual cosa evitarà que la majoria dels fotons UV entrin per aquesta capa. Qualsevol llum UV que penetri a través d'aquesta barrera serà capturada i convertida en llum visible inofensiva mitjançant un encapsulant de desplaçament. Aquest disseny de dues-capes proporciona la màxima protecció al mòdul fotovoltaic, la qual cosa augmenta la vida del mòdul i augmenta el rendiment total d'energia.
Els següents principals fabricants d'equips fotovoltaics han començat la producció pilot de mòduls HJT amb tècniques de protecció UV: Diversos fabricants a Europa i diversos fabricants a la Xina. Segons les primeres projeccions, el cost del material afegit per a aquestes dues tècniques de protecció UV serà d'entre 1,20 i 1,80 dòlars per mòdul HJT; Es preveu que aquest sobrecost de material es compensi amb l'augment de l'eficiència aconseguida entre un 0,8% i un 1,5% i amb l'ampliació de la vida útil dels mòduls de 25 anys a 30 anys o més. Per tant, l'ús de mòduls HJT reduirà el cost anivellat de l'electricitat (LCOE) i proporcionarà un major retorn de la inversió per als projectes a escala-de serveis públics.
"El descens i el bloqueig dels UV ja no són només exercicis acadèmics", diu Mark Chen, director de producte d'un fabricant líder de mòduls HJT xinès. "Són prou madurs per a la comercialització. Esperem que el 2028, més de la meitat de tots els mòduls HJT premium s'enviïn amb algun tipus de tecnologia de gestió UV".
Conclusió
Com que el sector de l'energia solar s'esforça per aconseguir un 30% d'eficiència i una vida útil dels mòduls de 40-anys, és imprescindible trobar solucions per als mòduls d'heterounió que deterioren l'exposició als UV. Les progressions duals en els materials luminiscents de desplaçament inferiors juntament amb els recobriments de bloqueig UV més precisos creen un camí molt clar i funcional per aconseguir-ho. Protegint les interfícies sensibles dels mòduls HJT, aquestes tecnologies ajuden a permetre la propera generació de granges solars, tant pel que fa a la longevitat com a la producció d'energia, així com a proporcionar electricitat més neta a costos més baixos. Ha arribat el moment de la veritable fotovoltaica d'heterojunció duradora!
