HJT / SHJ คืออะไร? เทคโนโลยีแผงโซล่าเซลล์ประสิทธิภาพสูงที่โดดเด่นในอากาศร้อน
เมื่ออุตสาหกรรมโซลาร์เซลล์พัฒนาจาก P-type PERC ไปสู่เซลล์ N-type เทคโนโลยีหนึ่งที่ได้รับความสนใจในกลุ่มแผงประสิทธิภาพสูงคือ HJT หรือ SHJ
จุดเด่นของเทคโนโลยีนี้ไม่ได้มีเพียง Efficiency ที่สูง แต่ยังรวมถึง Temperature Coefficient ที่ดี, Bifaciality สูง และศักยภาพในการพัฒนาประสิทธิภาพของเซลล์ต่อไปในอนาคต
คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ HJT เป็นเทคโนโลยีที่น่าสนใจ โดยเฉพาะสำหรับประเทศที่มีสภาพอากาศร้อนอย่างประเทศไทย
แล้ว HJT คืออะไร? แตกต่างจาก TOPCon อย่างไร? และเหตุใดอุณหภูมิจึงมีความสำคัญกับการเลือกแผงโซลาร์เซลล์?
HJT (Heterojunction Technology) หรือ SHJ (Silicon Heterojunction) เป็นชื่อที่ใช้เรียกเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ที่นำวัสดุ Silicon ต่างโครงสร้างมาทำงานร่วมกัน
โดยทั่วไปจะประกอบด้วยฐาน Crystalline Silicon Wafer ซึ่งถูกประกบด้วยชั้นบางของ Amorphous Silicon
คำว่า Heterojunction จึงมาจากการสร้างรอยต่อระหว่างวัสดุ Semiconductor ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน
ถ้าอธิบายแบบง่ายที่สุด:
Crystalline Silicon |
↓ |
Thin-film Amorphous Silicon |
↓ |
Heterojunction Solar Cell |
↓ |
การผสมผสานโครงสร้างทั้งสองแบบช่วยลดการสูญเสียบริเวณผิวของเซลล์และช่วยให้สามารถเก็บพาหะประจุไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น |
แล้ว HJT กับ SHJ ต่างกันหรือไม่?
หลายคนอาจสงสัยว่า HJT และ SHJ เป็นเทคโนโลยีคนละแบบกันหรือไม่ เพราะในตลาดแผงโซลาร์เซลล์จะพบทั้งคำว่า HJT Solar Panel, SHJ Solar Cell หรือ Silicon Heterojunction
ในความเป็นจริง ทั้งสองคำโดยทั่วไปหมายถึง เทคโนโลยีโซล่าเซลล์กลุ่มเดียวกัน
HJT (Heterojunction Technology) เป็นคำที่นิยมใช้ในเชิงอุตสาหกรรมและการตลาด ขณะที่ SHJ (Silicon Heterojunction) เป็นชื่อที่อธิบายเทคโนโลยีได้เฉพาะเจาะจงมากขึ้นว่าเป็นรอยต่อที่เกิดขึ้นในโครงสร้างซิลิคอนต่างชนิด
ดังนั้น เมื่อพบคำว่า HJT หรือ SHJ ในข้อมูลของแผงโซลาร์เซลล์ ไม่ควรเข้าใจว่าเป็นเทคโนโลยีสองประเภทที่แตกต่างกันโดยอัตโนมัติ แต่ควรพิจารณาโครงสร้างและ Specification ของผลิตภัณฑ์นั้น ๆ ประกอบด้วย
HJT / SHJ ทำงานอย่างไร?
หลักการสำคัญของ HJT / SHJ (Silicon Heterojunction) คือการนำซิลิคอนที่มีโครงสร้างแตกต่างกันมาทำงานร่วมกัน โดยใช้ N-type Crystalline Silicon Wafer เป็นแกนหลักของโซล่าเซลล์ และเคลือบด้วยชั้น Amorphous Silicon (a-Si:H) ที่บางมากบริเวณทั้งสองด้านของ Wafer
เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบโซล่าเซลล์ พลังงานจากแสงจะกระตุ้นให้เกิด Electron และ Hole ภายใน Crystalline Silicon จากนั้นโครงสร้าง Heterojunction จะช่วยแยกและนำพาหะประจุเหล่านี้ไปยังขั้วไฟฟ้า เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าออกจากเซลล์
จุดสำคัญของ HJT อยู่ที่ชั้น Amorphous Silicon ซึ่งช่วยทำหน้าที่ Passivation ลดการสูญเสียของพาหะประจุจากการเกิด Recombination บริเวณผิวของ Silicon Wafer เมื่อการสูญเสียลดลง พาหะประจุจำนวนมากขึ้นจึงสามารถถูกนำไปผลิตกระแสไฟฟ้าได้
ถ้าอธิบายให้เห็นภาพง่าย ๆ โครงสร้างพื้นฐานจะเป็น:
แสงอาทิตย์
↓
ชั้นนำไฟฟ้าโปร่งใส (TCO)
↓
Amorphous Silicon
↓
N-type Crystalline Silicon Wafer ← แกนหลักของเซลล์
↓
Amorphous Silicon
↓
ชั้นนำไฟฟ้าโปร่งใส (TCO)
↓
กระแสไฟฟ้า
การผสมผสานระหว่าง Crystalline Silicon + Amorphous Silicon นี้เองที่เป็นที่มาของคำว่า Heterojunction และเป็นหนึ่งในเหตุผลที่ HJT มีศักยภาพด้าน ประสิทธิภาพสูง, Temperature Coefficient ที่ดี และ Bifaciality สูง
จุดเด่นของเทคโนโลยี HJT / SHJ
หนึ่งในคุณสมบัติที่ทำให้ HJT ได้รับความสนใจคือ ไม่ได้เน้นเฉพาะค่า Efficiency เท่านั้น แต่ยังมีจุดเด่นด้านการทำงานภายใต้อุณหภูมิสูงและศักยภาพในการผลิตพลังงานจากแสงทั้งสองด้านของเซลล์
1. Temperature Coefficient ดี ทำงานได้ดีในสภาพอากาศร้อน
แผงโซลาร์เซลล์ต้องการแสงในการผลิตพลังงาน แต่ อุณหภูมิที่สูงขึ้นไม่ได้หมายความว่าแผงจะผลิตไฟฟ้าได้มากขึ้นเสมอไป
เมื่ออุณหภูมิของโซล่าเซลล์เพิ่มสูงขึ้น กำลังไฟฟ้าสูงสุดของแผง Silicon โดยทั่วไปจะลดลง โดยเราสามารถดูผลกระทบดังกล่าวได้จากค่า Temperature Coefficient of Pmax
HJT มีจุดเด่นในด้าน Temperature Coefficient ที่ค่อนข้างดีเมื่อเทียบกับเทคโนโลยี Silicon หลายประเภท กล่าวคือ เมื่ออุณหภูมิของเซลล์สูงขึ้น กำลังที่สูญเสียจากผลของอุณหภูมิสามารถต่ำกว่าในเทคโนโลยีบางชนิด
คุณสมบัตินี้จึงมีความน่าสนใจสำหรับประเทศที่มีสภาพอากาศร้อนอย่างประเทศไทย โดยเฉพาะ Solar Rooftop และโครงการกลางแจ้งที่แผงต้องทำงานภายใต้อุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน
2. High Bifaciality รับพลังงานได้ทั้งด้านหน้าและด้านหลัง
อีกหนึ่งจุดเด่นของ HJT คือศักยภาพด้าน Bifaciality
เมื่อ HJT ถูกนำไปใช้ในโมดูลแบบ Bifacial แผงสามารถผลิตพลังงานจากแสงที่เข้าสู่ด้านหน้า และใช้ประโยชน์จากแสงที่เข้าสู่ด้านหลังได้ด้วย
แสงด้านหลังอาจมาจากการสะท้อนของพื้น หลังคา หรือสภาพแวดล้อมรอบแผง ทำให้มีโอกาสเพิ่ม Energy Yield ของระบบได้
อย่างไรก็ตาม Bifacial Gain ที่เกิดขึ้นจริงไม่ได้เท่ากันทุกโครงการ แต่ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น Albedo ของพื้น ความสูงของแผง ระยะห่างระหว่างแถว มุมติดตั้ง และเงาที่เกิดบริเวณด้านหลังของโมดูล
ดังนั้น การเลือกแผงที่มี Bifaciality สูงควรทำควบคู่กับการออกแบบระบบที่สามารถใช้ประโยชน์จากแสงด้านหลังได้จริง
3. ประสิทธิภาพสูง เหมาะกับพื้นที่ติดตั้งจำกัด
HJT มีศักยภาพในการพัฒนาไปสู่โซล่าเซลล์ที่มี Efficiency สูง เนื่องจากโครงสร้าง Heterojunction ช่วยลดการสูญเสียบางส่วนภายในเซลล์
เมื่อประสิทธิภาพของแผงสูงขึ้น หมายความว่าในพื้นที่รับแสงเท่ากัน แผงสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าได้มากขึ้น
เรื่องนี้มีความสำคัญกับ Industrial Solar Rooftop และอาคารพาณิชย์ที่มีพื้นที่หลังคาจำกัด เพราะเป้าหมายอาจไม่ใช่เพียงการเลือกแผงที่มี Watt สูง แต่คือการเพิ่ม Installed Capacity และ Energy Yield ต่อพื้นที่ ให้เหมาะสมที่สุด
4. ใช้เทคโนโลยี N-type Silicon
HJT เชิงพาณิชย์โดยทั่วไปใช้ N-type Silicon Wafer เป็นฐานของเซลล์
N-type ช่วยหลีกเลี่ยงกลไก Boron-Oxygen LID แบบดั้งเดิมที่เกี่ยวข้องกับ P-type Silicon บางประเภท และเป็นหนึ่งในเหตุผลที่เทคโนโลยี N-type ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรมโซลาร์เซลล์
อย่างไรก็ตาม คำว่า N-type ไม่ได้หมายถึง HJT เท่านั้น เพราะเทคโนโลยีอย่าง TOPCon และโครงสร้างโซล่าเซลล์ประสิทธิภาพสูงประเภทอื่นก็สามารถใช้ N-type Wafer ได้เช่นกัน
หัวใจของเทคโนโลยี HJT คือการนำ Crystalline Silicon มาทำงานร่วมกับชั้นบางของ Amorphous Silicon
บริเวณตรงกลางของเซลล์โดยทั่วไปใช้ N-type Crystalline Silicon Wafer เป็นวัสดุหลักในการดูดซับแสงและสร้างพาหะประจุ จากนั้นจึงเพิ่มชั้น Amorphous Silicon บาง ๆ บริเวณผิวของ Wafer เพื่อช่วยทำหน้าที่ด้าน Passivation
การ Passivation ช่วยลดการสูญเสียของพาหะประจุจากกระบวนการ Recombination บริเวณพื้นผิว ทำให้พาหะประจุที่เกิดจากแสงสามารถถูกนำไปใช้สร้างกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
นี่คือหนึ่งในเหตุผลสำคัญที่ทำให้ HJT สามารถพัฒนาไปสู่โซล่าเซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงได้
HJT กับ TOPCon ต่างกันอย่างไร?
ทั้ง HJT และ TOPCon เป็นเทคโนโลยีโซล่าเซลล์ประสิทธิภาพสูงที่มักใช้ N-type Silicon แต่มีโครงสร้างและกระบวนการผลิตแตกต่างกัน
TOPCon ใช้แนวคิด Tunnel Oxide Passivated Contact เพื่อช่วยลดการสูญเสียบริเวณ Contact ของเซลล์ ขณะที่ HJT ใช้การทำงานร่วมกันระหว่าง Crystalline Silicon และ Amorphous Silicon
ในเชิงคุณสมบัติ HJT มีจุดเด่นที่ Temperature Coefficient และ Bifaciality ขณะที่ TOPCon มีข้อได้เปรียบจากการขยายกำลังการผลิตในอุตสาหกรรมอย่างรวดเร็วและมีความสามารถในการแข่งขันด้านต้นทุน
ดังนั้น การเปรียบเทียบว่า HJT กับ TOPCon แบบไหนดีกว่า ไม่ควรพิจารณาเพียงค่า Efficiency บน Datasheet แต่ควรดูทั้งราคาของโมดูล สภาพอากาศ พื้นที่ติดตั้ง รูปแบบระบบ และ Energy Yield ที่คาดว่าจะได้รับตลอดอายุโครงการ
ข้อจำกัดของ HJT มีอะไรบ้าง?
แม้ HJT จะมีคุณสมบัติด้าน Performance ที่น่าสนใจ แต่หนึ่งในความท้าทายสำคัญคือ ต้นทุนและกระบวนการผลิต
กระบวนการผลิต HJT แตกต่างจากสายการผลิต PERC และ TOPCon หลายส่วน และต้องใช้อุปกรณ์รวมถึงวัสดุเฉพาะบางประเภท
ดังนั้น การเลือก HJT สำหรับโครงการจริงจึงต้องพิจารณาว่า Performance หรือ Energy Yield ที่เพิ่มขึ้นสามารถสร้างความคุ้มค่าเมื่อเทียบกับต้นทุนของระบบได้หรือไม่
สำหรับบางโครงการที่มีพื้นที่จำกัด สภาพอากาศร้อน หรือสามารถใช้ประโยชน์จาก Bifacial Gain ได้ดี HJT อาจมีคุณสมบัติที่น่าสนใจ ขณะที่บางโครงการ TOPCon หรือเทคโนโลยีอื่นอาจตอบโจทย์ด้านต้นทุนได้มากกว่า
HJT / SHJ เหมาะกับโครงการแบบไหน?
HJT มีความน่าสนใจสำหรับโครงการที่ให้ความสำคัญกับ ประสิทธิภาพต่อพื้นที่ การทำงานในสภาพอุณหภูมิสูง และการเพิ่ม Energy Yield
ตัวอย่างเช่น Solar Rooftop ของโรงงานที่มีพื้นที่หลังคาจำกัด โครงการที่ต้องการกำลังติดตั้งต่อพื้นที่สูง หรือระบบ Bifacial ที่สามารถออกแบบให้แสงสะท้อนเข้าสู่ด้านหลังของแผงได้อย่างเหมาะสม
อย่างไรก็ตาม การเลือกเทคโนโลยีไม่ควรตัดสินจากชื่อ HJT เพียงอย่างเดียว ควรเปรียบเทียบ Specification ของโมดูลจริง เช่น Module Efficiency, Temperature Coefficient, Bifaciality, Power Warranty, Product Warranty และ Electrical Characteristics รวมถึงต้นทุนของระบบทั้งหมด
HJT / SHJ คืออีกก้าวของเทคโนโลยีโซล่าเซลล์ประสิทธิภาพสูง
การพัฒนา HJT / SHJ แสดงให้เห็นว่าอุตสาหกรรมแผงโซลาร์เซลล์ไม่ได้แข่งขันกันเพียงเรื่อง กำลังวัตต์สูงสุดของแผง แต่กำลังพัฒนาไปสู่การลดการสูญเสียภายในเซลล์ เพิ่มประสิทธิภาพต่อพื้นที่ และรักษา Performance ให้ดีขึ้นภายใต้สภาพการใช้งานจริง
ด้วยจุดเด่นด้าน High Efficiency, Temperature Coefficient และ Bifaciality ทำให้ HJT เป็นหนึ่งในเทคโนโลยี N-type ที่น่าสนใจสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ประสิทธิภาพสูง
แต่การเลือกใช้ HJT, TOPCon, Back Contact หรือเทคโนโลยีอื่น ควรพิจารณาจากเป้าหมายของโครงการเป็นหลัก เพราะเทคโนโลยีที่เหมาะสมที่สุดไม่จำเป็นต้องเป็นเทคโนโลยีที่มีตัวเลขสูงที่สุดบน Datasheet แต่ควรเป็นเทคโนโลยีที่สามารถสร้าง Energy Yield และความคุ้มค่าที่เหมาะสมตลอดอายุการใช้งานของระบบ
POWER THE FUTURE WITH SOLAR PPM
ทีมผู้เชี่ยวชาญ Solar PPM ประกอบด้วยวิศวกรพลังงานแสงอาทิตย์ที่ผ่านการรับรองและผู้เชี่ยวชาญด้านอุตสาหกรรมโซล่าเซลล์ที่มีประสบการณ์จริงมากกว่า 10 ปี ครอบคลุมทั้งการออกแบบ ติดตั้ง และบำรุงรักษาระบบโซล่าเซลล์ ในฐานะส่วนหนึ่งของบริษัท โซลาร์ พีพีเอ็ม จำกัด ซึ่งอยู่ในเครือบริษัทมหาชน PORN PROM METAL ทีมของเราได้มีส่วนร่วมในโครงการติดตั้งรวมกว่า 200 MW ทั่วประเทศไทย ให้กับลูกค้าชั้นนำอย่าง Central Pattana, Thai Union, IKEA และ HOYA
P-type PERC คืออะไร? เทคโนโลยีแผงโซลาร์เซลล์ที่เคยเป็นมาตรฐานสำคัญของอุตสาหกรรม
P-type PERC คืออะไร? เทคโ
