Päikesemoodulid: PERC vs. Topcon päikeserakkude tehnoloogia

Kuigi esimene päikesepatarei, mis töötati välja USAs 1954. aastal, oli N-tüüpi, sai järgnevatel aastatel domineerivaks P-tüüpi element. Selle põhjuseks oli asjaolu, et algusaegadel kasutati mooduleid peamiselt lennunduses, kus need osutusid vastupidavamaks. Alles viimastel aastatel on päikesepatareide tootjad hakanud oma lähenemisviisi ümber hindama, kuna N-tüüpi patareide suurem võimsus on suur. See on peamiselt tingitud nende patareide pikemast elueast, kuna erinevalt P-tüüpi patareidest ei ole need vastuvõtlikud "boori-hapniku defektile". See defekt viib aja jooksul efektiivsuse languseni. Lisaks on N-tüüpi päikesepatareid vähem vastuvõtlikud räni metalliliste lisandite suhtes.

Fotogalvaanilises (PV) tehnoloogias võivad isegi väikseimad keemilise koostise erinevused põhjustada olulisi erinevusi efektiivsuses ja majanduslikus tasuvuses. Hea näide on P-tüüpi ja N-tüüpi päikesepatareide võrdlus. Need erinevad oma elementide struktuuri poolest: P-tüüpi päikesepatareid põhinevad positiivselt laetud ränisubstraadil, samas kui N-tüüpi päikesepatareid on konstrueeritud vastupidiselt, kusjuures negatiivselt legeeritud külg on elemendi alus.

N-tüüpi päikesepatareide tootmine on praegu aga kallim, kuna aastakümneid on keskendutud P-tüüpi elementidele. Nende tootmine on toonud kaasa mastaabisäästu väärtusahelas, mis N-tüüpi elementide tootmiseks on veel saavutamata. Lisaks hõlmab N-tüüpi päikesemoodulite tootmine täiendavaid etappe, mis suurendavad kulusid veelgi. Tänu nende suuremale tõhususele kasvab N-tüüpi elementide turuosa aga pidevalt ning on tõenäoliselt vaid aja küsimus, millal need asendavad P-tüüpi elemendid domineeriva päikesepatareide tehnoloogiana.

Sarnast kahe patareitüübi vahelist rivaalitsemist võib näha ka päikesepatareide tehnoloogiate PERC (passivated Emitter and Rear Cell) ja TOPCon (tunneloksiidpassivated Contact) võrdlemisel, mis on hiljuti elevust tekitanud.

PERC-moodulid suurendavad päikesepaneelide moodulite efektiivsust, kuna need muudavad sissetuleva valguse energiaks tõhusamalt. See saavutatakse elemendi tagaküljele jõudva valguse osa tagasi peegeldamisega elementi. Selle teeb võimalikuks mooduli tagaküljele kantud kiht, mida nimetatakse tagumise külje passivatsiooniks. PERC-elementide suurem efektiivsus võrreldes tavapäraste moodulitega on 1%, mis omakorda aitab vähendada tootmiskulusid toodetud kWp kohta.

Maksimaalse efektiivsuse saavutamiseks kasutavad PERC-elemendid peamiselt monoplaate. Seda tüüpi päikesepatareid on viimastel aastatel märkimisväärselt arenenud. Suurem efektiivsus on viinud tavapäraste Al BSF-elementide peaaegu täieliku asendamiseni professionaalsetes päikeseenergiasüsteemides. PERC-elemendid pole aga sugugi uued; nende põhimõtet kirjeldas esmakordselt 1983. aastal Austraalias Uus-Lõuna-Walesi ülikool. Alles pidevalt täiustatud tootmisprotsesside abil sai tehnoloogia potentsiaali masstootmiseks täielikult realiseerida.

Siiski pole PERC-tehnoloogial ka omad probleemid. Need elemendid on valgusest tingitud lagunemisele (LID) vastuvõtlikumad kui tavalised elemendid. See LID-efekt põhjustab päikesepatareide jõudluse languse pärast esimest kokkupuudet valgusega. Potentsiaalselt indutseeritud lagunemise (PID) oht on samuti suurem. PID-defektidel võivad olla kaugeleulatuvad tagajärjed, kuna need võivad oluliselt vähendada tervete päikesepaneelide süsteemide võimsust. Seetõttu peaksid investorid pöörama erilist tähelepanu sellele, et PERC-elemendid oleksid PID-kindluse osas sertifitseeritud vastavalt standardile IEC TS 62804.

Päikesepatareide tehnoloogia tõusev täht on TOPCon, mis on välja töötatud Fraunhofer ISE-s Freiburgis. Need patareid võivad olla nii ühe- kui ka kahefaasilised ning erinevalt PERC-ist kasutavad peamiselt N-tüüpi plaate. Neil on PERC-iga võrreldes suurem efektiivsuspotentsiaal. Hiina tootja Jinko Solar demonstreeris eelmisel aastal, kui kõrge see potentsiaal olla võib, esitledes monokristallilist, kahefaasilist N-tüüpi TOPCon päikesemoodulit, mille efektiivsus on kuni 23,53%. Longi Solari 2021. aastal esitletud TOPCon moodul saavutas veelgi suurema jõudluse. P-tüüpi TOPCon patarei abil püstitati selle tehnoloogia jaoks uus maailma efektiivsusrekord, saavutades 25,19%. Arvestades kiiret arengut, on tõenäoliselt vaid aja küsimus, millal see rekord ületatakse. Nende moodulite intensiivne uurimine tagab arendustegevuse jätkumise veel pikaks ajaks.

Kuigi TOPConi päikesepatareide jõudlust on raske ületada, domineerib PERC-tehnoloogia endiselt turul. See jääb tõenäoliselt nii veel mõneks ajaks tänu patareide efektiivsuse pidevale kasvule ja samaaegselt vähenevatele tootmiskuludele.

Siiski on TOPCon-elemendid oma erakordselt kõrge efektiivsuse tõttu populaarsust kogumas. Praegu on seda tüüpi päikesepaneelide süsteemi puuduseks kõrged tootmiskulud. Masstootmise suurenemisega on aga oodata märkimisväärset mastaabisäästu, mis võimaldaks TOPCon-moodulitel saada Saksamaal PERC-tehnoloogia tõsisteks konkurentideks. Fraunhoferi päikeseenergiasüsteemide instituudi (ISE) teadlased kinnitavad seda. Nende sõnul on TOPCon-moodulite majandusliku tasuvuse tagamiseks lisaks tootmiskulude vähendamisele vaja suurendada ka tootmismahtu PERC-elementide tasemele.

Teadlaste leidude kohaselt suurendab TOPConi tehnoloogia päikesepatareide kogumaksumust 13,5–18,6% ja moodulite kogumaksumust 3,6–5,5% võrreldes PERC-iga maapinnale paigaldatud 5-megavatise võimsusega päikesesüsteemides. Sellest hoolimata märkisid Fraunhofer ISE teadlased, et TOPConi päikesepatareide 0,4–0,55% suurem efektiivsus võrreldes kahepoolse p-PERC-iga võimaldab kulutõhusat masstootmist.

Olenemata sellest, kas kasutatakse N-tüüpi või P-tüüpi päikesepatareid, on olemas viis päikesemoodulite efektiivsuse märkimisväärseks suurendamiseks: kahepoolsed tehnoloogiad. Erinevalt ühepoolsetest päikesepatareidest, mis toodavad PV-energiat ainult siis, kui nende ülemine pind on valgustatud, on kahepoolsed päikesepatareid loodud nii, et need toodavad energiat nii ülemiselt kui ka alumiselt pinnalt. See suurenenud valguse neeldumine parandab märkimisväärselt mooduli efektiivsust.

Loomulikult ei ole alumise külje efektiivsus nii kõrge kui päikese poole suunatud ülemisel küljel. Sellest hoolimata võib efektiivsus olenevalt asukohast, maapinnast kaugusest ja välistingimustest alaküljel suurenenud kiirguse tõttu suureneda enam kui 19%. See võib suurendada süsteemi koguvõimsust 10–30 Wp. Näiteks mooduli, mis varem andis 290 Wp, võimsus suureneb 320–360 Wp-ni.

Kahepoolsete süsteemide paigaldamisel on oluline tagada, et need paigaldatakse aluspinnast piisavale kaugusele, et võimaldada täiendavat valguse läbilaskvust. Madala kuni keskmise peegeldusvõimega pindade, näiteks kivikatuse või muru puhul peaks minimaalne kaugus olema vähemalt 40 sentimeetrit. Tugevalt peegeldavate pindade (nt lumi) puhul peaks kaugus maapinnast olema suurem kui 1,5 meetrit.

Sobib selleks:

• Kahepoolsed ja läbipaistvad klaas-klaas/topeltklaasiga päikesemoodulid sobivad ideaalselt põllumajanduslike fotogalvaanika, maapinnale paigaldatavate süsteemide, päikesevarjualuste ja päikesepiirete jaoks.

Kõik ühest allikast, mis on spetsiaalselt loodud suurte parkimisalade päikeseenergia lahenduste jaoks. Teie enda elektrienergia tootmise, refinantseerimise või vastuolus tulevikus.

Nõuandeid ja lahendusi leiate siit 👈🏻

Nõuanded ja planeerimine, sealhulgas mittesidumise kulude hinnang. Toome teid kokku fotogalvaaniliste tugevate partneritega.

Nõuandeid ja lahendusi leiate siit 👈🏻

Oleme kogu piirkonnas kogu Saksamaa riikides. Meil on usaldusväärseid partnereid, kes nõustavad teid ja rakendavad teie soove.

Võtke meiega ühendust 👈🏻