Solcellemoduler: PERC vs. TOPCon solcelleteknologi

Selvom den første solcelle, der blev udviklet i USA i 1954, var en N-type celle, blev P-type cellen dominerende i de efterfølgende år. Dette skyldtes, at modulerne i de tidlige dage primært blev brugt i luftfartsindustrien, hvor de viste sig at være mere robuste. Først i de senere år er solcelleproducenter begyndt at gentænke deres tilgang på grund af den større effekt fra N-type celler. Dette skyldes primært den længere levetid for disse celler, da de i modsætning til P-typen ikke er modtagelige for "bor-oxygen-defekten". Denne defekt fører til et fald i effektiviteten over tid. Desuden er N-type solceller mindre tilbøjelige til metalliske urenheder i siliciummet.

Inden for fotovoltaisk (PV) teknologi kan selv de mindste uoverensstemmelser i den kemiske sammensætning føre til betydelige forskelle i effektivitet og økonomisk levedygtighed. Et godt eksempel er sammenligningen af ​​P-type og N-type solceller. Disse adskiller sig i deres cellestruktur: P-type solceller er baseret på et positivt ladet siliciumsubstrat, mens N-type solceller er designet på den modsatte måde, hvor den negativt dopede side fungerer som cellens base.

N-type solceller er dog i øjeblikket dyrere at producere på grund af årtiers fokus på P-type celler. Deres produktion har ført til stordriftsfordele i værdikæden, som stadig skal etableres for N-type fremstilling. Desuden involverer produktionen af ​​N-type solmoduler yderligere trin, hvilket yderligere øger omkostningerne. På grund af deres højere effektivitet stiger markedsandelen for N-type celler dog støt, og det er sandsynligvis kun et spørgsmål om tid, før de erstatter P-type celler som den dominerende solcelleteknologi.

En lignende rivalisering mellem to celletyper kan ses, når man sammenligner solcelleteknologierne PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) og TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), som for nylig har skabt røre.

PERC-moduler øger effektiviteten af ​​PV-moduler, fordi de mere effektivt omdanner indkommende lys til energi. Dette opnås ved at reflektere den del af lyset, der når bagsiden af ​​cellen, tilbage i cellen. Dette muliggøres af et lag påført bagsiden af ​​modulet, kendt som bagsidepassivering. Den øgede effektivitet af PERC-celler sammenlignet med konventionelle moduler er 1%, hvilket igen bidrager til at reducere produktionsomkostningerne pr. genereret kWp.

For at opnå maksimal effektivitet bruger PERC-celler primært monowafere. Denne type solcelle har gennemgået en betydelig udvikling i de senere år. Den øgede effektivitet har ført til, at de næsten fuldstændigt har erstattet konventionelle Al BSF-celler i professionelle PV-systemer. PERC-celler er dog alt andet end nye; deres princip blev først beskrevet i 1983 af University of New South Wales i Australien. Det var kun gennem løbende forbedrede produktionsprocesser, at teknologiens potentiale kunne realiseres fuldt ud til masseproduktion.

PERC-teknologi er dog ikke uden problemer. Disse celler er mere modtagelige for lysinduceret nedbrydning (LID) end konventionelle celler. Denne LID-effekt forårsager et fald i solcellernes ydeevne efter deres første eksponering for lys. Risikoen for potentielt induceret nedbrydning (PID) er også højere. PID-defekter kan have vidtrækkende konsekvenser, da de kan reducere effekten af ​​hele PV-systemer betydeligt. Derfor bør investorer være særligt opmærksomme på at sikre, at PERC-celler er certificeret til PID-modstand i henhold til IEC TS 62804.

En stigende stjerne inden for solcelleteknologi er TOPCon, udviklet på Fraunhofer ISE i Freiburg. Disse celler kan være både mono- og bifaciale og bruger i modsætning til PERC primært N-type wafere. De udviser et højere effektivitetspotentiale sammenlignet med PERC. Den kinesiske producent Jinko Solar demonstrerede sidste år, hvor højt dette potentiale kan være, ved at præsentere et monokrystallinsk, bifacialt N-type TOPCon solcellemodul med en effektivitet på op til 23,53%. Longi Solars TOPCon-modul, præsenteret i 2021, opnåede endnu højere ydeevne. Ved at bruge en P-type TOPCon-celle satte den en ny verdensrekord for effektivitet for denne teknologi og opnåede 25,19%. I betragtning af de hurtige fremskridt er det sandsynligvis kun et spørgsmål om tid, før denne rekord bliver overgået. Intensiv forskning i disse moduler vil sikre, at udviklingen fortsætter i lang tid fremover.

Selvom TOPCon-solcellernes ydeevne er svær at slå, dominerer PERC-teknologien stadig markedet. Dette vil sandsynligvis forblive tilfældet i nogen tid på grund af den fortsatte stigning i celleeffektivitet og samtidig faldende produktionsomkostninger.

TOPCon-celler vinder dog frem på grund af deres usædvanligt høje effektivitet. I øjeblikket er høje produktionsomkostninger en ulempe for denne type PV-system. Der forventes dog betydelige stordriftsfordele i takt med at masseproduktionen øges, hvilket vil give TOPCon-moduler mulighed for at blive seriøse konkurrenter til PERC-teknologien i Tyskland. Forskere ved Fraunhofer Instituttet for Solar Energy Systems (ISE) bekræfter dette. Ifølge dem er det dog, udover at reducere produktionsomkostningerne, nødvendigt at øge produktionsoutputtet til niveauet for PERC-celler for at fastslå TOPCon-modulernes økonomiske levedygtighed.

Ifølge forskernes resultater resulterer TOPCon-teknologien i 13,5 til 18,6 % højere samlede omkostninger for solceller og 3,6 til 5,5 % højere samlede modulomkostninger sammenlignet med PERC i jordmonterede PV-systemer med en kapacitet på 5 megawatt. Ikke desto mindre bemærkede forskerne hos Fraunhofer ISE, at den 0,4 til 0,55 % højere celleeffektivitet for TOPCon-solceller sammenlignet med bifacial p-PERC muliggør omkostningseffektiv masseproduktion.

Uanset om der anvendes N-type eller P-type solceller, er der en måde at øge effektiviteten af ​​solcellemoduler betydeligt: ​​bifacial teknologi. I modsætning til monofaciale solceller, som kun genererer PV-strøm, når deres overflade er belyst, er bifaciale solceller designet til at generere strøm fra både deres overflade og bund. Denne øgede lysabsorption forbedrer modulets effektivitet betydeligt.

Naturligvis er effektiviteten på undersiden ikke så høj som på oversiden, der vender mod solen. Ikke desto mindre kan effektiviteten, afhængigt af placering, afstand fra jorden og eksterne forhold, stige med mere end 19% på grund af den øgede bestråling på undersiden. Dette kan føre til en stigning i den samlede systemkapacitet på mellem 10 og 30 Wp. For eksempel stiger effekten fra et modul, der tidligere leverede 290 Wp, til 320 til 360 Wp.

Ved installation af bifaciale systemer er det vigtigt at sikre, at de monteres i tilstrækkelig afstand fra overfladen nedenunder for at muliggøre den ekstra lysgennemgang. For overflader med lav til medium reflektionsevne, såsom et tegltag eller græs, bør minimumsafstanden være mindst 40 centimeter. For meget reflekterende overflader (f.eks. sne) bør afstanden til jorden være større end 1,5 meter.

Relateret til dette:

• Bifaciale og transparente glas-glas/dobbeltglas solcellemoduler, ideelle til landbrugsfotovoltaik, jordmonterede systemer, solcellecarporte og solhegn

Alt fra én kilde, specielt designet til solcelleløsninger til store parkeringsområder. Refinansier eller udlign dine fremtidige omkostninger med din egen elproduktion.

Find råd og løsninger her 👈🏻

Rådgivning og planlægning inklusive et uforpligtende prisoverslag. Vi forbinder dig med stærke partnere inden for solceller.

Find råd og løsninger her 👈🏻

Vi har en regional tilstedeværelse i hele den tysktalende verden. Vi har pålidelige partnere, der vil rådgive dig og realisere dine ønsker.

Kontakt os 👈🏻