การก้าวข้ามช่องโหว่ของรังสียูวี: เทคโนโลยีการลดเกียร์และการปิดกั้นรุ่นถัดไป- ช่วยยืดอายุการใช้งานของโมดูลแสงอาทิตย์แบบเฮเทอโรจังค์ชั่น

ในขณะที่อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์เร่งไปสู่ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบเฮเทอโรจังค์ชัน (HJT) ก็กลายเป็นตัวเลือกชั้นนำสำหรับ-ระบบเซลล์แสงอาทิตย์รุ่นต่อไป อย่างไรก็ตาม อุปสรรคทางเทคนิคที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง-รังสีอัลตราไวโอเลต (UV)-ที่ทำให้เกิดการเสื่อมสภาพ-ได้จำกัด-ความทนทานของโลกที่แท้จริงของโมดูล HJT ขณะนี้ คลื่นลูกใหม่ของนวัตกรรมมีศูนย์กลางอยู่ที่การเปลี่ยนเกียร์ด้วยรังสียูวีและกันยูวีพร้อมที่จะเอาชนะปัญหาคอขวดนี้ โดยปลดล็อกศักยภาพของเซลล์ HJT อย่างเต็มประสิทธิภาพสำหรับการใช้งานจำนวนมาก

แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบเฮเทอโรจังค์ชั่นประกอบด้วยซิลิคอนแบบผลึกที่จับคู่กับซิลิคอนอสัณฐาน (ไม่ใช่-ผลึก) ชั้นบางๆ เป็นผลให้แผงเหล่านี้มีประสิทธิภาพการเพิ่มขึ้น/การสูญเสียและคุณลักษณะด้านอุณหภูมิที่ดีขึ้นมากกว่าแผงโซลาร์เซลล์ PERC แบบดั้งเดิม (ตัวปล่อยพาสซีฟ เซลล์ด้านหลัง) อย่างไรก็ตาม ความไวต่อรังสี UV ของ HJT (จุดเชื่อมต่อแบบเฮเทอโรจังก์ชั่น) ยังคงเป็นปัญหาของเซลล์ HJT และชั้นส่วนต่อประสานที่ละเอียดอ่อนของพวกมัน (เช่น TCO - ออกไซด์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าโปร่งใส) ต่างก็ได้รับผลกระทบจากการเร่งอายุเมื่อสัมผัสกับโฟตอน UV ที่มีพลังงานสูง- นอกจากนี้ ตัวพาประจุของเซลล์ HJT อาจมีประจุที่เซลล์ HJT รวบรวมได้น้อยลง โดยมีการสูญเสียตัวพาประจุเพิ่มขึ้น และ/หรืออัตราการรวมตัวของตัวพาประจุที่เพิ่มขึ้นจะทำให้กำลังไฟฟ้าที่ส่งออกจากเซลล์ HJT เหล่านั้นลดลง

นักวิจัยและผู้ผลิตได้ร่วมกันสร้างโซลูชันสำหรับการบรรเทาความเสียหายจากรังสี UV ที่มีต่อโครงสร้างแผง HJT โดยได้ทำงานร่วมกันในสองกลยุทธ์ที่แยกจากกันเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพทางแสงของแผง HJT ซึ่งจะช่วยลดความเสียหายจากรังสียูวีต่อโครงสร้างแผง HJT กลยุทธ์เหล่านี้เสริมซึ่งกันและกัน ในแง่ของวิธีที่แต่ละกลยุทธ์ป้องกันแสงอัลตราไวโอเลตไม่ให้สร้างความเสียหายต่อโครงสร้างของแผง HJT

การลดระดับด้วยรังสียูวีเกี่ยวข้องกับการรวมเอาวัสดุเรืองแสงเฉพาะทาง-ซึ่งมักจะหายาก-ฟอสเฟอร์จากดิน- หรือจุดควอนตัมขั้นสูง- เข้าไปในชั้นสารห่อหุ้มหรือสารห่อหุ้มด้านหน้าของโมดูล วัสดุเหล่านี้ดูดซับ-โฟตอน UV ที่มีพลังงานสูง (โดยทั่วไปคือ 280–400 นาโนเมตร) และ-ปล่อยออกมาอีกครั้งเป็นพลังงานที่ต่ำกว่า- ซึ่งเป็นแสงที่มองเห็นได้ (โดยปกติจะเป็นสีเขียว เหลือง หรือแดง) ซึ่งเซลล์ HJT สามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ดร. เอเลนา มาร์เชตติ นักวิจัยอาวุโสด้านเซลล์แสงอาทิตย์แห่งศูนย์นวัตกรรมพลังงานแสงอาทิตย์แห่งยุโรป กล่าวว่า "การลดระดับลงอย่างมีประสิทธิภาพเปลี่ยนเส้นทางการย่อยสลายของปรสิตให้กลายเป็นสินทรัพย์ที่มีประสิทธิภาพ แทนที่จะปล่อยให้โฟตอน UV ทำลาย TCO หรือชั้น -Si:H เราจะแปลงพวกมันให้เป็นโฟตอนที่มีประโยชน์ซึ่งมีส่วนช่วยในการสร้างรุ่นปัจจุบัน" การทดสอบภาคสนามในช่วงแรกแสดงให้เห็นว่าโมดูลที่มีสารห่อหุ้มการลดเกียร์ที่ปรับให้เหมาะสมสามารถลดการเสื่อมสภาพที่เกิดจากรังสียูวี-ได้สูงสุดถึง 65% ในขณะที่เพิ่มขึ้น 1.5–2.8% ในกระแสไฟลัดวงจร- เนื่องจากแสงที่มองเห็นที่ถูกแปลงเพิ่มเติม

ความก้าวหน้าล่าสุด ได้แก่ การใช้ยูโรเพียม-เฟรมเวิร์กออร์กาโนเมทัลลิกเจือและ-จุดควอนตัมไร้สารตะกั่ว- ที่ให้ผลผลิตควอนตัมโฟโตลูมิเนสเซนซ์สูงและ-มีเสถียรภาพในระยะยาวที่ยอดเยี่ยม ชั้นเลื่อนลงเหล่านี้ถูกรวมเข้ากับทั้งสารห่อหุ้มเอทิลีน-ไวนิลอะซิเตต (EVA) และโพลีโอเลฟินอีลาสโตเมอร์ (POE) โดยไม่กระทบต่อความชัดเจนของแสงหรือการยึดเกาะ

การปิดกั้นรังสียูวีทำได้โดยการป้องกันไม่ให้โฟตอนของรังสียูวีเข้าถึงชั้นเซลล์ที่ละเอียดอ่อนของโมดูล ทำให้เป็นวิธีที่ตรงมากขึ้นในการบรรลุเป้าหมายนี้ แต่การใช้ตัวดูดซับรังสียูวีแบบมาตรฐานเพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอ โดยทั่วไปแล้วตัวปิดกั้นแบบทั่วไปจะลดทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับการผลิตไฟฟ้าโดยการตัดส่วนหนึ่งของพื้นที่สเปกตรัมสีน้ำเงิน-สีม่วง (น้อยกว่า 450 นาโนเมตร)

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 >95% ของแสงอินฟราเรดที่มองเห็นและใกล้ (400 นาโนเมตรถึง 1200 นาโนเมตร) ผ่านไปได้ สามารถเพิ่มฟิล์มเหล่านี้ลงในกระจกด้านหน้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์หรือเป็นชั้นที่แยกจากกันก็ได้

ตัวอย่างของเทคโนโลยีนี้คือกระจกด้านหน้าเคลือบยูวี-ซึ่งพัฒนาร่วมกันระหว่าง Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems และผู้ผลิตกระจกรายใหญ่ กระจกหน้าเคลือบสารป้องกันรังสียูวีช่วยลดการส่งผ่านรังสียูวีไปยัง<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.

การพัฒนาล่าสุดในเทคโนโลยีป้องกันรังสียูวีบ่งชี้ว่าแนวทางผสมผสานที่เกี่ยวข้องกับทั้งฟิล์มป้องกันรังสียูวีและสารห่อหุ้มแบบลดเกียร์ลง นำเสนอทางออกที่ดีที่สุดในการเพิ่มอายุการใช้งานและผลผลิตพลังงานรวมของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ (PV) การป้องกันระดับแรกทำได้โดยการวางฟิล์มป้องกันรังสียูวี-ไว้บนพื้นผิวของโมดูล PV ซึ่งจะกำจัดโฟตอน UV ส่วนใหญ่ไม่ให้เข้ามาผ่านชั้นนี้ แสงยูวีใดๆ ที่ทะลุผ่านแผงกั้นนี้จะถูกดักจับและแปลงเป็นแสงที่มองเห็นได้โดยไม่เป็นอันตรายโดยใช้สารห่อหุ้มแบบลดความเร็วลง การออกแบบสองชั้น-นี้ให้การปกป้องสูงสุดแก่โมดูล PV ส่งผลให้อายุการใช้งานโมดูลยาวนานขึ้นและเพิ่มผลผลิตพลังงานทั้งหมด

ผู้ผลิตอุปกรณ์ PV รายใหญ่ต่อไปนี้ได้เริ่มการผลิตนำร่องของโมดูล HJT ด้วยเทคนิคการป้องกันรังสียูวี: ผู้ผลิตหลายรายในยุโรปและผู้ผลิตหลายรายในจีน ตามการคาดการณ์ในช่วงต้น ต้นทุนวัสดุเพิ่มเติมสำหรับเทคนิคการป้องกันรังสียูวีทั้งสองนี้จะอยู่ที่ประมาณ 1.20 ถึง 1.80 เหรียญสหรัฐต่อโมดูล HJT คาดว่าต้นทุนวัสดุเพิ่มเติมนี้จะได้รับการชดเชยด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพที่ทำได้ 0.8% ถึง 1.5% และโดยการขยายอายุการใช้งานของโมดูลจาก 25 ปีเป็น 30 ปีหรือมากกว่านั้น ดังนั้น การใช้โมดูล HJT จะช่วยลดต้นทุนไฟฟ้าปรับระดับ (LCOE) และให้ผลตอบแทนจากการลงทุนที่มากขึ้นสำหรับโครงการขนาดสาธารณูปโภค-

"การลดระดับและการปิดกั้นรังสียูวีไม่ได้เป็นเพียงแบบฝึกหัดเชิงวิชาการอีกต่อไป" Mark Chen ผู้อำนวยการผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิตโมดูล HJT ชั้นนำของจีนกล่าว "โมดูลเหล่านี้มีความสมบูรณ์เพียงพอสำหรับการจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ เราคาดว่าภายในปี 2571 โมดูล HJT ระดับพรีเมียมมากกว่าครึ่งหนึ่งจะจัดส่งพร้อมกับเทคโนโลยีการจัดการรังสียูวีบางรูปแบบ"

เนื่องจากภาคพลังงานแสงอาทิตย์มุ่งมั่นที่จะบรรลุประสิทธิภาพ 30% และอายุการใช้งานโมดูล 40- ปี การค้นหาวิธีแก้ปัญหาสำหรับการสัมผัสรังสียูวีที่ทำให้โมดูลจุดเชื่อมต่อแบบเฮเทอโรจังก์ชั่นเสื่อมลงจึงมีความจำเป็น ความก้าวหน้าสองประการในการลดระดับวัสดุเรืองแสงพร้อมกับการเคลือบ UV-Blocking ที่แม่นยำยิ่งขึ้น ทำให้เกิดแนวทางที่ชัดเจนและใช้งานได้จริงเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ด้วยการปกป้องอินเทอร์เฟซที่ละเอียดอ่อนของโมดูล HJT เทคโนโลยีเหล่านี้ช่วยให้เกิดโซลาร์ฟาร์มรุ่นต่อไป ทั้งในแง่ของอายุการใช้งานที่ยาวนานและการผลิตพลังงาน ตลอดจนให้พลังงานไฟฟ้าที่สะอาดขึ้นด้วยต้นทุนที่ต่ำลง ถึงเวลาแล้วสำหรับระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบ Heterojunction ที่ทนทานอย่างแท้จริง!