Solární moduly: technologie solárních článků PERC vs. TOPCon

Ačkoli první solární článek, vyvinutý v USA v roce 1954, byl typu N, v následujících letech se stal dominantním článek typu P. Důvodem bylo, že v počátcích se tyto moduly používaly především v leteckém průmyslu, kde se ukázaly jako robustnější. Teprve v posledních letech začali výrobci solárních článků přehodnocovat svůj přístup kvůli vyššímu výkonu článků typu N. To je dáno především delší životností těchto článků, protože na rozdíl od typu P nejsou náchylné k „bor-kyslíkové vadě“. Tato vada vede k postupnému snižování účinnosti. Solární články typu N jsou navíc méně náchylné k kovovým nečistotám v křemíku.

Ve fotovoltaické (FV) technologii mohou i sebemenší rozdíly v chemickém složení vést k významným rozdílům v účinnosti a ekonomické životaschopnosti. Ukázkovým příkladem je srovnání solárních článků typu P a typu N. Ty se liší strukturou článku: Solární články typu P jsou založeny na kladně nabitém křemíkovém substrátu, zatímco solární články typu N jsou navrženy opačně, přičemž negativně dopovaná strana slouží jako základna článku.

Výroba solárních článků typu N je však v současnosti dražší kvůli desetiletím zaměření na články typu P. Jejich výroba vedla k úsporám z rozsahu v hodnotovém řetězci, které je pro výrobu článků typu N stále třeba vytvořit. Výroba solárních modulů typu N navíc zahrnuje další kroky, což dále zvyšuje náklady. Vzhledem k jejich vyšší účinnosti však tržní podíl článků typu N neustále roste a je pravděpodobně jen otázkou času, než nahradí články typu P jako dominantní technologii solárních článků.

Podobnou rivalitu mezi dvěma typy článků lze pozorovat při porovnání technologií solárních článků PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) a TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), které v poslední době vzbudily rozruch.

PERC moduly zvyšují účinnost fotovoltaických modulů, protože efektivněji přeměňují přicházející světlo na energii. Toho je dosaženo odrazem části světla, která dosáhne zadní strany článku, zpět do článku. To je možné díky vrstvě nanesené na zadní stranu modulu, známé jako pasivace zadní strany. Zvýšená účinnost PERC článků ve srovnání s konvenčními moduly je 1 %, což následně pomáhá snižovat výrobní náklady na vyrobenou kWp.

Pro dosažení maximální účinnosti používají články PERC primárně monowafery. Tento typ solárních článků prošel v posledních letech významným vývojem. Zvýšená účinnost vedla k jejich téměř úplnému nahrazení konvenčních Al BSF článků v profesionálních fotovoltaických systémech. Články PERC však nejsou ničím novým; jejich princip byl poprvé popsán v roce 1983 na Univerzitě Nového Jižního Walesu v Austrálii. Pouze díky neustálému zlepšování výrobních procesů mohl být potenciál technologie plně realizován pro hromadnou výrobu.

Technologie PERC však není bez problémů. Tyto články jsou náchylnější k degradaci indukované světlem (LID) než konvenční články. Tento efekt LID způsobuje pokles výkonu solárních článků po jejich prvním vystavení světlu. Riziko degradace indukované potenciálem (PID) je také vyšší. Vady PID mohou mít dalekosáhlé důsledky, protože mohou výrazně snížit výkon celých fotovoltaických systémů. Investoři by proto měli věnovat zvláštní pozornost zajištění toho, aby články PERC byly certifikovány na odolnost vůči PID dle normy IEC TS 62804.

Vycházející hvězdou v technologii solárních článků je TOPCon, vyvinutý na Fraunhofer ISE ve Freiburgu. Tyto články mohou být mono- i bifaciální a na rozdíl od PERC využívají primárně destičky typu N. Vykazují vyšší potenciál účinnosti ve srovnání s PERC. Čínský výrobce Jinko Solar loni demonstroval, jak vysoký tento potenciál může být, když představil monokrystalický, bifaciální solární modul TOPCon typu N s účinností až 23,53 %. Modul TOPCon od společnosti Longi Solar, představený v roce 2021, dosáhl ještě vyššího výkonu. S použitím článku TOPCon typu P stanovil nový světový rekord v účinnosti pro tuto technologii a dosáhl 25,19 %. Vzhledem k rychlému pokroku je pravděpodobně jen otázkou času, než bude tento rekord překonán. Intenzivní výzkum těchto modulů zajistí, že vývoj bude pokračovat ještě dlouho.

Přestože je výkon solárních článků TOPCon těžko překonatelný, technologie PERC stále dominuje trhu. Je pravděpodobné, že tomu tak bude ještě nějakou dobu, a to díky neustálému zvyšování účinnosti článků a současnému snižování výrobních nákladů.

Články TOPCon si však získávají na popularitě díky své mimořádně vysoké účinnosti. V současné době jsou pro tento typ fotovoltaického systému nevýhodou vysoké výrobní náklady. S nárůstem masové výroby se však očekávají značné úspory z rozsahu, což by modulům TOPCon umožnilo stát se v Německu vážnou konkurencí technologii PERC. Výzkumníci z Fraunhoferova institutu pro solární energetické systémy (ISE) to potvrzují. Podle nich je však kromě snížení výrobních nákladů pro stanovení ekonomické životaschopnosti modulů TOPCon nutné zvýšit výrobní objem na úroveň článků PERC.

Podle zjištění vědců vede technologie TOPCon k o 13,5 až 18,6 % vyšším celkovým nákladům na solární články a o 3,6 až 5,5 % vyšším celkovým nákladům na moduly ve srovnání s PERC v pozemních fotovoltaických systémech s kapacitou 5 megawattů. Výzkumníci z Fraunhofer ISE nicméně poznamenali, že o 0,4 až 0,55 % vyšší účinnost článků solárních článků TOPCon ve srovnání s bifaciálním p-PERC umožňuje nákladově efektivní hromadnou výrobu.

Bez ohledu na to, zda se používají solární články typu N nebo P, existuje způsob, jak výrazně zvýšit účinnost solárních modulů: bifaciální technologie. Na rozdíl od monofaciálních solárních článků, které generují fotovoltaickou energii pouze tehdy, když je osvětlen jejich horní povrch, jsou bifaciální solární články navrženy tak, aby generovaly energii z horního i spodního povrchu. Tato zvýšená absorpce světla výrazně zlepšuje účinnost modulu.

Účinnost na spodní straně samozřejmě není tak vysoká jako na horní straně, která je obrácena ke slunci. Nicméně v závislosti na umístění, vzdálenosti od země a vnějších podmínkách se účinnost může zvýšit o více než 19 % díky zvýšenému ozáření na spodní straně. To může vést ke zvýšení celkového výkonu systému o 10 až 30 Wp. Například výkon modulu, který dříve dodával 290 Wp, se zvýší na 320 až 360 Wp.

Při instalaci bifaciálních systémů je důležité zajistit, aby byly namontovány v dostatečné vzdálenosti od podkladového povrchu, aby se umožnil dodatečný přenos světla. U povrchů s nízkou až střední odrazivostí, jako je tašková střecha nebo tráva, by minimální vzdálenost měla být alespoň 40 centimetrů. U vysoce odrazivých povrchů (např. sníh) by vzdálenost od země měla být větší než 1,5 metru.

Souvisí s tím:

• Oboustranné a průhledné solární moduly ze skla/dvojskla ideální pro agrofotovoltaiku, pozemní systémy, solární přístřešky pro auta a solární ploty

Vše z jednoho zdroje, speciálně navrženo pro solární řešení pro velké parkovací plochy. Refinancujte nebo kompenzujte své budoucí náklady vlastní výrobou elektřiny.

Najděte zde rady a řešení 👈🏻

Konzultace a plánování včetně nezávazné cenové nabídky. Propojíme vás se silnými partnery v oblasti fotovoltaiky.

Najděte zde rady a řešení 👈🏻

Máme regionální zastoupení v celém německy mluvícím světě. Máme spolehlivé partnery, kteří vám poradí a splní vaše přání.

Kontaktujte nás 👈🏻