HJT-Solarmodule: Heterojunction und String-Auslegung

Beim Vergleich von Solarzellentechnologien konzentrieren sich die meisten auf Wirkungsgrad und Preis. Doch es gibt einen weniger offensichtlichen Unterschied, der direkt beeinflusst, wie Sie Ihre Anlage auslegen: den Temperaturkoeffizienten. HJT-Module (Heterojunction Technology) haben den besten Temperaturkoeffizienten aller kommerziell verfügbaren Siliziumtechnologien — und das verändert, wie viele Solarmodule Sie sicher in einem Strang verschalten können.

Ein niedrigerer Temperaturkoeffizient bedeutet weniger Spannungsschwankung zwischen Winter und Sommer. Das ergibt ein breiteres Betriebsfenster: Sie können mehr Module pro Strang einsetzen, ohne im Winter die maximale Eingangsspannung des Wechselrichters zu überschreiten, und bleiben gleichzeitig im Sommer oberhalb des MPPT-Minimums.

HJT steht für Heterojunction Technology. Anders als herkömmliche Zellen, die nur eine Siliziumart verwenden, kombinieren HJT-Zellen zwei verschiedene Materialien: kristallines Silizium (c-Si) und amorphes Silizium (a-Si). Das Ergebnis ist ein fünfschichtiges Sandwich: vordere a-Si-Schicht → transparentes leitfähiges Oxid (TCO) → n-Typ kristalline Siliziumwafer → hintere a-Si-Schicht → hinteres TCO.

Die amorphen Siliziumschichten bieten eine hervorragende Passivierung — sie neutralisieren Defekte an der Kristalloberfläche, an denen Elektronen sonst rekombinieren und als Wärme verloren gehen würden.

Für die String-Dimensionierung ist entscheidend: HJT-Zellen halten ihre Spannung bei steigender Temperatur besser. Eine TOPCon-Zelle verliert typischerweise 0,25–0,29 % ihrer Voc pro Grad über 25°C, während eine HJT-Zelle nur 0,23–0,25 % verliert.

Jedes Solarmodul-Datenblatt listet drei Temperaturkoeffizienten auf: einen für Voc (Leerlaufspannung), einen für Isc (Kurzschlussstrom) und einen für Pmax (Maximalleistung). Für die String-Dimensionierung ist der Voc-Temperaturkoeffizient am wichtigsten.

Typische Werte: PERC-Module haben einen TcVoc von ca. −0,27 bis −0,30 %/°C. TOPCon verbesserte dies auf −0,24 bis −0,29 %/°C. HJT-Module führen mit −0,23 bis −0,25 %/°C.

Ein Unterschied von 0,05 %/°C klingt gering, aber multipliziert mit 45°C Temperaturschwankung und über 10 Modulen im Strang ergeben sich Dutzende Volt Differenz.

Nehmen wir ein Modul mit Voc = 49,28V bei STC (25°C). Wir berechnen die Strangspannung bei −10°C und bei 65°C Zelltemperatur für TOPCon und HJT.

Der Unterschied beträgt 0,69V pro Modul. Bei 13 Modulen sind das 9V weniger Gesamtspannung bei HJT.

Auch auf der heißen Seite gewinnt HJT: Die Vmpp sinkt bei Hitze weniger. Dieser doppelte Vorteil macht HJT besonders fehlertolerant bei der String-Dimensionierung.

Alle drei Module sind ~500W-Klasse mit ähnlicher Voc, gepaart mit einem Wechselrichter mit 1000V max. DC-Spannung und MPPT-Bereich 200–800V. Min. Temperatur: −10°C, max. Zelltemperatur: 65°C.

HJT bietet an beiden Extremen mehr Spielraum: niedrigere Kaltspannung und höhere Warmspannung.

Wir vergleichen TOPCon vs HJT am selben Wechselrichter.

Bei Zelltemperaturen über 60–70°C sinkt die Vmpp deutlich. Fällt sie unter das MPPT-Minimum, verliert die Anlage Energie.

HJT hält bei 70°C eine Strangspannung von 520V, während PERC auf 475V fällt. Bei MPPT-Minimum 500V ist PERC aus dem Tracking-Bereich.

In Wüstenklimaten mit 75°C+ Zelltemperatur bietet HJT mehr thermischen Spielraum.

Die HJT-Technologie wurde von Panasonic entwickelt. Heute produzieren mehrere Hersteller wettbewerbsfähige HJT-Module:

1. Huasun Energy

   Weltweit größter HJT-Hersteller, 20 GW Kapazität. Himalaya-Serie: 760W, 26,2 % Wirkungsgrad, TcPmax −0,24 %/°C.

2. REC Group (Alpha HJT)

   22,6 % Wirkungsgrad, TcPmax −0,24 %/°C. In Europa und Nordamerika beliebt.

3. Meyer Burger

   Schweizer Hersteller, HJT-Fertigung in Deutschland. Premium-Qualität mit hervorragenden Temperaturkoeffizienten.

4. Risen Energy

   HJT- und TOPCon-Linien. TcPmax −0,24 %/°C. Hyper-ion-HJT-Serie für Großanlagen.

HJT-Module erfordern dieselbe Methodik, aber ihre Spezifikationen bergen neue Fallstricke:

1. Generische Temperaturkoeffizienten

   Nicht pauschal −0,27 %/°C für alle N-Typ-Module annehmen. HJT: −0,23 bis −0,25 %/°C. TOPCon: −0,25 bis −0,29 %/°C. Immer das Datenblatt prüfen.

2. Den höheren Isc ignorieren

   HJT hat tendenziell höheren Isc als TOPCon gleicher Leistungsklasse. Strangstrom gegen Wechselrichtergrenzen prüfen.

3. Bifazialität übersehen

   HJT-Module sind von Natur aus bifazial (80–90 %). Bei Bodenaufständerung rückseitigen Stromgewinn berücksichtigen.

4. Mehr Module nicht garantiert

   In milden Klimazonen (5–35°C) kann der Unterschied weniger als ein Modul betragen.

5. Fertigungstoleranz vergessen

   IEC 62548: Modul mit 0–3 % Toleranz kann 3 % höhere Voc haben. Immer Voc × 1,03 × Temperaturfaktor.

Perowskit-Silizium-Tandemzellen haben im Labor über 33 % Wirkungsgrad erreicht.

Der Tandem-Ansatz funktioniert besonders gut mit HJT dank Niedertemperatur-Beschichtung.

Tandemzellen würden weniger Module pro Strang erfordern. Temperaturkoeffizienten sind vielversprechend.