태양광 산업이 더 높은 효율성과 더 긴 작동 수명을 향해 가속화됨에 따라 헤테로접합(HJT) 태양광 기술이 차세대-태양광 발전 시스템의 주요 후보로 떠올랐습니다. 그러나 지속적인 기술적 장애물-자외선(UV)-으로 인한 성능 저하-로 인해 HJT 모듈의 실제-내구성이 제한되었습니다. 이제는 혁신을 중심으로 한 새로운 물결이UV 다운시프트그리고자외선 차단이러한 병목 현상을 극복하고 대량 배치를 위해 HJT 셀의 잠재력을 최대한 활용할 준비가 되어 있습니다.
이종접합 태양전지 패널은 비정질(비{0}}결정) 실리콘의 얇은 층과 쌍을 이루는 결정질 실리콘으로 구성됩니다. 결과적으로 이러한 패널은 기존 PERC 패널(부동태 이미터, 후면 셀) 태양광 패널보다 더 높은 효율 이득/손실과 향상된 온도 특성을 갖습니다. 그럼에도 불구하고 HJT(이종접합) UV 민감도는 여전히 문제입니다. HJT 셀과 그 민감한 인터페이스 층(예: TCO - 투명 전도성 산화물)은 모두 고-에너지 UV 광자에 노출될 때 노화 가속화의 영향을 받습니다. 또한, HJT 셀의 전하 캐리어는 전하 캐리어의 손실이 증가함에 따라 HJT 셀에 의해 수집된 전하를 더 적게 가질 수 있으며/또는 전하 캐리어 재결합 속도의 증가는 해당 HJT 셀의 전력 출력 감소를 유발할 수 있습니다.
HJT 패널 구조에 대한 UV 방사선 손상을 완화하기 위한 솔루션을 확립하기 위해 연구원과 제조업체는 HJT 패널 구조에 대한 UV 손상을 완화하는 데 도움이 되는 HJT 패널의 광학 성능을 개선하기 위한 두 가지 별도 전략을 함께 연구했습니다. 두 전략은 자외선이 HJT 패널의 구조를 손상시키는 것을 방지한다는 점에서 서로 보완적입니다.
UV 다운시프트: 유해한 광선을 유용한 빛으로 변환
UV 다운시프트에는 특수 발광 재료(종종 희토류-기반{2}}인광체 또는 고급 양자점-)을 모듈의 캡슐화재 또는 전면 캡슐화재 레이어에 통합하는 작업이 포함됩니다. 이러한 물질은 고에너지-UV 광자(일반적으로 280~400nm)를 흡수하여-낮은 에너지의 가시광선(보통 녹색, 노란색 또는 빨간색)으로 다시 방출합니다.-이는 HJT 셀이 효율적으로 전기로 변환할 수 있습니다.
유럽 태양광 혁신 센터의 선임 광전지 연구원인 Elena Marchetti 박사에 따르면, "다운시프팅은 기생 분해 경로를 성능 자산으로 효과적으로 전환합니다. UV 광자가 TCO 또는 -Si:H 층을 손상시키는 대신 이를 현재 세대에 기여하는 유용한 광자로 변환합니다." 초기 현장 테스트에서는 최적화된 다운시프팅 캡슐화재를 갖춘 모듈이 UV-로 인한 성능 저하를 최대 65%까지 줄이는 동시에 추가로 변환된 가시광선으로 인해 단락 전류에서 1.5~2.8%를 얻을 수 있는 것으로 나타났습니다.
최근의 획기적인 발전에는 높은 광발광 양자 수율과 뛰어난{2}}장기 안정성을 제공하는 유로퓸-도핑 유기금속 프레임워크와 무연 페로브스카이트 양자점의 사용이 포함됩니다. 이러한 다운시프팅 레이어는 광학적 선명도나 접착력을 저하시키지 않으면서 EVA(에틸렌{4}}비닐 아세테이트(EVA) 및 폴리올레핀 엘라스토머(POE) 밀봉재 모두에 통합됩니다.
UV 차단: 선택적 차단 접근 방식
UV 차단은 UV 광자가 모듈의 민감한 세포층에 도달하는 것을 방지하여 수행되므로 이 목표를 달성하는 보다 직접적인 방법이지만 단순히 표준 UV 흡수제를 사용하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 기존 차단제는 일반적으로 청색-자색 스펙트럼 영역(450nm 미만)의 일부를 차단하여 발전을 위한 태양광 자원을 줄입니다.
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 >가시광선과 근적외선(400nm~1200nm)을 95% 통과시킵니다. 이 필름은 태양광 모듈의 전면 유리에 추가하거나 독립 중간층으로 추가할 수 있습니다.
이러한 기술의 예로는 Fraunhofer 태양에너지 시스템 연구소와 대형 유리 제조업체가 공동으로 개발한 UV-차단 코팅 전면 유리가 있습니다. 이 UV 차단 코팅 전면 유리는 UV 투과를 줄여<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.
시너지 및 상업적 전망
UV 보호 기술의 최신 개발은 UV 차단 필름과 다운시프팅 캡슐화재를 모두 포함하는 결합된 접근 방식이 태양광 발전(PV) 모듈의 유효 수명과 총 에너지 수율을 최대화하기 위한 최상의 솔루션을 제공한다는 것을 나타냅니다. 첫 번째 보호 수준은 PV 모듈 표면에 UV{1}}차단 필름을 배치하여 달성됩니다. 이렇게 하면 대부분의 UV 광자가 이 층을 통해 들어오는 것을 제거합니다. 이 장벽을 통과하는 모든 UV 광선은 다운시프팅 캡슐화재를 사용하여 포착되어 무해한 가시광선으로 변환됩니다. 이 2-계층 설계는 PV 모듈을 최대한 보호하여 모듈 수명을 연장하고 총 에너지 수율을 높입니다.
다음의 주요 PV 장비 제조업체는 UV 보호 기술을 갖춘 HJT 모듈의 시험 생산을 시작했습니다. 유럽의 다양한 제조업체와 중국의 다양한 제조업체. 초기 예측에 따르면 이 두 가지 UV 보호 기술에 추가되는 재료 비용은 HJT 모듈당 약 $1.20 ~ $1.80이 될 것입니다. 이러한 추가 재료 비용은 0.8%에서 1.5%까지 달성된 효율성 증가와 모듈의 유효 수명을 25년에서 30년 이상으로 연장함으로써 상쇄될 것으로 예상됩니다. 따라서 HJT 모듈을 사용하면 균등화 전기 비용(LCOE)이 줄어들고 유틸리티-규모 프로젝트에 대한 투자 수익이 더 커집니다.
중국의 선도적인 HJT 모듈 제조업체의 제품 이사인 Mark Chen은 "UV 하향 변속 및 차단은 더 이상 학문적 연습이 아닙니다."라고 말합니다. "이들은 상용화할 만큼 충분히 성숙했습니다. 우리는 2028년까지 모든 프리미엄 HJT 모듈의 절반 이상이 어떤 형태로든 UV 관리 기술과 함께 출시될 것으로 예상합니다."
결론
태양 에너지 부문은 30% 효율성과 40-년 모듈 수명을 달성하기 위해 노력하고 있으므로 이종접합 모듈을 악화시키는 UV 노출에 대한 솔루션을 찾는 것이 필수적입니다. 보다 정확한 UV 차단 코팅과 함께 다운시프팅 발광 재료의 이중 진행은 이를 달성하기 위한 매우 명확하고 기능적인 경로를 만듭니다. HJT 모듈의 민감한 인터페이스를 보호함으로써 이러한 기술은 수명과 에너지 출력 측면에서 차세대 태양광 발전소를 가능하게 할 뿐만 아니라 더 저렴한 비용으로 더 깨끗한 전기를 제공하는 데 도움이 됩니다. 진정한 내구성의 이종접합 태양광전지의 시대가 왔습니다!
