پنل خورشیدی HJT چیست؟ بررسی مزایا، معایب و مقایسه با TOPCon و IBC

پنل خورشیدی HJT یکی از فناوری‌های پیشرفته خورشیدی سیلیکونی است که با ترکیب ساختار سیلیکون کریستالی و لایه‌های بسیار نازک سیلیکون آمورف، تلاش می‌کند تلفات الکتریکی سطح سلول را کاهش دهد و عملکرد آن را در شرایط مختلف بهبود بخشد. برخلاف فناوری‌های قدیمی‌تر که بیشتر بر بهینه‌سازی یک ساختار سلولی موجود تمرکز داشتند، سلول‌های تشکیل دهنده پنل خورشیدی فناوری HJT، از یک معماری متفاوت برای ایجاد اتصال ناهمگون استفاده می‌کنند. نتیجه این طراحی، امکان دستیابی به راندمان بالا، ضریب دمایی مطلوب و عملکرد مناسب در تابش‌های مختلف است.

در بهره‌برداری واقعی، عملکرد پنل‌های خورشیدی تنها به راندمان اولیه و ضریب دمایی مناسب وابسته نیست؛ پایداری در برابر رطوبت، تابش فرابنفش و تنش‌های حرارتی نیز اهمیت دارد. در بررسی پنل خورشیدی HJT  در شرایطی واقعی مشاهده شده است که نفوذ رطوبت، خوردگی اتصالات و تخریب مواد کپسوله‌کننده می‌تواند به افت توان منجر شود، هرچند شدت آن به طراحی و کیفیت مواد ماژول بستگی دارد. در مقابل، فناوری TOPCon با تجربه گسترده‌تر در نیروگاه‌های بزرگ، در پروژه‌های جدید گزینه‌ای رقابتی تری بوده است.

در این مطلب، پنل خورشیدی HJT را از نظر ساختار و نحوه عملکرد بررسی می‌کنیم و با مهم‌ترین مزایا و معایب این فناوری آشنا می‌شویم. همچنین تفاوت فناوری HJT با فناوری‌هایTOPCon  و IBC، عملکرد آن در دماهای بالا، عوامل مؤثر بر قیمت را بررسی خواهیم کرد تا بتوانید دیدی دقیق‌ و عمیق تر در زمینه تکنولوژی های جدیدتر انرژی خورشیدی به دست آورید.

 پنل خورشیدیHJT  چیست؟

HJT مخففHeterojunction Technology  به معنای «فناوری اتصال ناهمگون» است. در ساختار این سلول‌ها، یک ویفر سیلیکون کریستالی در میان لایه‌های بسیار نازک سیلیکون آمورف قرار می‌گیرد. این لایه‌ها برای کنترل بهتر سطح سلول و کاهش بازترکیب حامل‌های بار به کار می‌روند.

در یک سلول خورشیدی معمولی، بخشی از انرژی تولیدشده به دلیل بازترکیب حامل‌های بار در سطح یا ساختار سلول از دست می‌رود. ساختار فناوریHJT  با بهره‌گیری از لایه‌های غیربلوری، بازترکیب حامل‌های بار را به حداقل می‌رساند و در نتیجه، تلفات ناشی از این پدیده را کاهش می‌دهد. همین موضوع یکی از دلایل اصلی عملکرد مناسب پنل خورشیدیHJT  در شرایط واقعی است.

در پنل‌های خورشیدی مبتنی بر فناوری HJT، نور دریافتی از سطح پشتی پنل در مقایسه با سایر فناوری‌ها نقش مؤثرتری در تولید برق ایفا می‌کند. البته مقدار بهره واقعی از این ویژگی به طراحی استراکچر، ارتفاع نصب، ضریب بازتاب سطح زمین و شرایط پروژه بستگی دارد.

فناوریHJT  چه تفاوتی با N-Type دارد؟

یک نکته مهم درباره پنل خورشیدی HJT این است که HJT و N-Type را نباید دو فناوری هم‌سطح و رقیب تصور کرد. N-Type نوع ویفر یا پایه سیلیکونی سلول را توصیف می‌کند، در حالی که HJT معماری سلول و نحوه ایجاد اتصال بین لایه‌های مختلف را مشخص می‌کند.

به عبارتی، فناوریHJT  یکی از معماری‌های پیشرفته سلول خورشیدی است که بر پایه ویفرهایN-Type توسعه یافته است.

 مزایای پنل خورشیدی HJT چیست؟

دلیل توجه بازار به پنل خورشیدی HJT در جهان تنها راندمان اسمی آن نیست. این فناوری در چند ویژگی عملکردی می‌تواند نسبت به برخی معماری‌های متداول مزیت داشته باشد:

• راندمان بالا: طراحی سلول HJT امکان دستیابی به راندمان بالای سلولی و ماژولی را فراهم کرده است. در انواع پنل خورشیدی HJT تجاری، راندمان ماژول بسته به سازنده و مدل می‌تواند در محدوده بالای ۲۲ درصد قرار گیرد و نمونه‌های پیشرفته‌تر به محدوده حدود ۵/۲۳ درصد یا بیشتر برسند.
• ضریب دمایی مطلوب: به صورت کلی، توان خروجی سلول خورشیدی با افزایش دمای آن کاهش پیدا می‌کند. پنل خورشیدی فناوری HJT معمولاً ضریب دمایی بهتری نسبت به بسیاری از پنل‌های رایج دارد و بنابراین در محیط‌های گرم می‌تواند افت توان کمتری تجربه کند. بنابراین یکی از مهم‌ترین نقاط قوت این فناوری برای مناطق گرم، ضریب دمایی پایین‌تر آن است.
• ضریب بای‌فیشیال بالاتر (Higher Bifaciality): فناوری HJT نیز مانند سایر فناوری‌های تولید پنل خورشیدی، به‌صورت بای‌فیشیال عرضه می‌شود. ضریب بای‌فیشیال بالاتر این پنل‌ها باعث می‌شود در صورت تابش نور به سطح پشتی، برق بیشتری تولید شود و بازده کلی سیستم افزایش یابد.
• افت توان بلندمدت پایین در برخی محصولات: پنل خورشیدی HJT می‌تواند با نرخ افت توان مطلوبی همراه باشد، هرچند مقدار دقیق آن به طراحی ماژول و شرایط تولید وابسته است و نمی­توان یک عدد ثابت را به تمام محصولات تعمیم داد.

معایب پنل خورشیدی HJT چیست؟

در کنار مزایای فنی، استفاده از پنل خورشیدی HJT برای همه پروژه‌ها الزاماً بهترین انتخاب اقتصادی نیست. مهم‌ترین محدودیت این فناوری، هزینه و پیچیدگی بیشتر تولید نسبت به فناوری‌های بالغ‌تر است. فرآیند تولید سلول HJT به تجهیزات و مراحل متفاوتی برای ایجاد لایه‌های سیلیکون آمورف و لایه‌های رسانای شفاف نیاز دارد. همین موضوع می‌تواند سرمایه‌گذاری تولید و زنجیره تأمین را پیچیده‌تر کند.

از طرف دیگر، اگر یک پروژه فضای کافی برای نصب پنل داشته باشد و هدف اصلی آن پایین نگه داشتن هزینه اولیه به ازای هر وات باشد، ممکن است پرداخت هزینه اولیه بالاتر برای پنل خورشیدی فناوری HJT از نظر اقتصادی توجیه کمتری نسبت به TOPCon داشته باشد.

همچنین در شرایط واقعی بهره‌برداری، عملکرد پنل‌های HJT تنها به راندمان اولیه و ضریب دمایی مناسب آن‌ها وابسته نیست، بلکه پایداری ماژول در برابر رطوبت، تابش فرابنفش و تنش‌های حرارتی نیز نقش تعیین‌کننده‌ای دارد. برخی مطالعات آزمایشگاهی و میدانی نشان داده‌اند که نفوذ رطوبت، خوردگی اتصالات و تخریب مواد کپسوله‌سازی می‌توانند موجب افت توان این پنل‌ها شوند؛ هرچند شدت این اثرات به طراحی ماژول و کیفیت مواد به‌کاررفته بستگی دارد. در مقابل، فناوری TOPCon با توسعه سریع تجاری و افزایش تجربه بهره‌برداری در نیروگاه‌های بزرگ، در بسیاری از پروژه‌های جدید به گزینه‌ای رقابتی تبدیل شده است. بنابراین، با وجود مزیت HJT  در راندمان و عملکرد حرارتی، ارزیابی پایداری بلندمدت و دوام اجزای تشکیل دهنده آن در اقلیم‌های گرم و مرطوب، پیش از انتخاب این فناوری برای پروژه‌های نیروگاهی، اهمیت ویژه‌ای دارد.

بنابراین مهم است که پنل خورشیدی HJT را به دلیل «جدیدتر بودن» به‌صورت خودکار بهترین فناوری ندانیم. انتخاب فناوری باید بر اساس تولید سالانه، اقلیم پروژه، قیمت کل پروژه و بازگشت سرمایه انجام شود.

پنل خورشیدی HJT بهتر است یا TOPCon؟

مقایسه فناوری HJT و TOPCon یکی از مهم‌ترین موضوعات هنگام انتخاب نسل جدید پنل‌های خورشیدی است. هر دو فناوری در گروه معماری‌های پیشرفته سلول‌های سیلیکونی قرار می‌گیرند و هر دو می‌توانند راندمان بالا و عملکرد مناسبی ارائه دهند؛ اما رویکرد فنی و اقتصادی آنها یکسان نیست.

TOPCon در سال‌های اخیر به فناوری بسیار مهمی در تولید انبوه پنل‌های N-Type تبدیل شده و به دلیل ترکیب مناسب راندمان، عملکرد و هزینه، در بسیاری از پروژه‌ها گزینه‌ای متعادل محسوب می‌شود. در مقابل، پنل خورشیدی فناوری HJT بیشتر بر عملکرد حرارتی، کاهش بازترکیب در سطح سلول و تولید پایدار در طول عمر ماژول تمرکز دارد.

 تفاوت پنل خورشیدی فناوری HJT و IBC چیست؟

IBC مخففInterdigitated Back Contact  است. در معماری IBC، اتصالات الکتریکی سلول به پشت آن منتقل می‌شوند. بنابراین سطح جلویی سلول فضای آزاد بیشتری برای دریافت نور دارد و خطوط فلزی کمتری در مسیر تابش قرار می‌گیرند.

در مقابل، پنل خورشیدی HJT بر ایجاد اتصال ناهمگون میان ساختار سیلیکونی و لایه‌های آمورف تمرکز دارد. بنابراین HJT و IBC دو فناوری با دو مسیر متفاوت برای افزایش عملکرد سلول هستند.

IBC می‌تواند در برخی محصولات به راندمان بسیار بالایی برسد و برای پروژه‌هایی که محدودیت جدی فضا دارند جذاب باشد. HJT نیز به‌ویژه به دلیل ضریب دمایی مناسب و قابلیت بای‌فیشیال بودن، در پروژه‌های خاص مزیت‌های مهمی دارد. بنابراین نمی‌توان صرفاً بر اساس یک معیار گفت IBC همیشه بهتر از پنل خورشیدی فناوری HJT است یا برعکس.

H2: مقایسه HJT، TOPCon و IBC؛ کدام فناوری مناسب‌تر است؟

برای انتخاب بین سه فناوری HJT و TOPCon و IBC، بهتر است به جای تمرکز روی عنوان «جدیدترین تکنولوژی»، شرایط پروژه و ویژگی هر یک از این فناوری ها در آن شرایط بررسی شود.

در نتیجه، پنل خورشیدی HJT  زمانی جذاب‌تر می‌شود که ارزش تولید بیشتر در طول عمر پروژه بتواند هزینه اولیه بالاتر را جبران کند. در مقابل،TOPCon  برای پروژه‌هایی که به دنبال تعادل بین عملکرد و هزینه هستند، انتخاب بسیار رقابتی است. IBC نیز در پروژه‌هایی که راندمان بالا، ظاهر یکپارچه یا استفاده حداکثری از سطح نصب اهمیت دارد، می‌تواند گزینه مناسبی باشد.

بررسی قیمت پنل خورشیدی HJT

قیمت پنل خورشیدی HJT یک عدد ثابت ندارد و ارائه یک قیمت واحد بدون مشخص کردن برند، مدل، توان، تعداد سفارش، شرایط واردات یا تأمین و تاریخ استعلام می‌تواند گمراه‌کننده باشد. حتی در بازار جهانی نیز HJT معمولاً در رده محصولات پریمیوم قرار می‌گیرد و قیمت آن نسبت به فناوری‌های تولید انبوه‌تر بالاتر است.

مهم‌ترین عوامل مؤثر بر قیمت پنل خورشیدی فناوری HJT عبارت‌اند از:

• راندمان و توان نامی پنل: پنل‌هایی با راندمان و توان بالاتر معمولاً قیمت بیشتری دارند؛ با این حال، برای مقایسه اقتصادی بهتر است قیمت به ازای هر وات نیز بررسی شود.
• برند و کیفیت ساخت: اعتبار تولیدکننده، کیفیت مواد اولیه، کنترل کیفیت و سابقه عملکرد محصول می‌تواند بر قیمت پنل خورشیدی HJT تأثیر مستقیم داشته باشد.
• مشخصات فنی و فناوری سلول: ویژگی‌هایی مانند ضریب دمایی، فناوری بای‌فیشیال، طراحی سلول و میزان افت توان در طول زمان، در ارزش و قیمت نهایی پنل هتروجانکشن مؤثر هستند.
• گارانتی محصول و عملکرد: مدت و شرایط گارانتی، تعهدات سازنده درباره افت توان و میزان پوشش خدمات پس از فروش از عوامل مهم در تعیین ارزش واقعی پنل هستند.
• ابعاد و طراحی ماژول: تعداد سلول‌ها، ابعاد پنل، نوع شیشه و فریم و سایر اجزای ماژول می‌توانند هزینه نهایی تولید و تأمین را تغییر دهند.
• خدمات پس از فروش و دسترسی به تأمین‌کننده معتبر: پشتیبانی فنی، اصالت کالا و دسترسی به خدمات پس از فروش، اگرچه مستقیماً بخشی از قیمت پنل نیستند، اما در ارزش اقتصادی واقعی خرید اهمیت زیادی دارند.

فناوری HJT برای چه پروژه‌هایی مناسب است؟

انتخاب پنل خورشیدی HJT زمانی منطقی‌تر است که مزایای عملکردی آن در شرایط پروژه ارزش اقتصادی ایجاد کند. برای مثال، در مناطق گرم، افزایش دمای سلول می‌تواند بخش قابل توجهی از توان خروجی را کاهش دهد. در چنین شرایطی، ضریب دمایی مطلوب HJT می‌تواند یکی از معیارهای مهم انتخاب باشد.

همچنین در پروژه‌هایی که فضای نصب محدود است، راندمان بالای ماژول اهمیت بیشتری پیدا می‌کند؛ زیرا با استفاده از سطح یکسان می‌توان توان بیشتری نصب کرد. در نیروگاه‌های زمینی بای‌فیشیال نیز طراحی سایت، فاصله ردیف‌ها و ویژگی سطح زیر پنل باید در کنار مشخصات پنل بررسی شود تا مشخص شود بهره دوطرفه واقعا چه مقدار انرژی اضافه ایجاد می‌کند.

از سوی دیگر، اگر پروژه صرفاً بر حداقل CAPEX متمرکز باشد، باید پرمیوم قیمتی پنل خورشیدی HJT با افزایش تولید و کاهش افت توان در طول عمر پروژه مقایسه شود.