Napelem modulok: PERC vs. TOPCon napelem technológia

Bár az USA-ban 1954-ben kifejlesztett első napelem N-típusú volt, a P-típusú elem a következő években vált népszerűvé. Ennek az volt az oka, hogy a kezdeti időkben a modulokat főleg az űrutazásban használták, ahol ellenállóbbnak bizonyultak. A napelemgyártók csak az utóbbi években kezdték el újragondolni megközelítésüket, ami az N-típusú cellák nagyobb teljesítményének köszönhető. Ennek fő oka ezeknek a sejteknek a hosszabb élettartama, mert a P-típussal ellentétben nem fenyegeti őket a „bór-oxigén hiba”. Ez az üzemidő növekedésével a hatékonyság csökkenéséhez vezet. Ezenkívül az N-típusú napelemek kevésbé érzékenyek a szilícium fémes szennyeződésére.

A fotovoltaikus technológiában a kémiai összetétel legkisebb eltérései is nagy különbségekért felelősek a hatékonyságban és a gazdaságossági eloszlásban. Ez látható például a P-típusú és az N-típusú napelemek összehasonlításakor. Mindkettő különbözik cellaszerkezetükben, a P-típusú napelemek pozitív töltésű szilícium bázisra épülnek. Ezzel szemben az N típusú napelemeket fordítva tervezték, mert a negatívan adalékolt oldal szolgál a napelem alapjául.

Az N-típusú napelemek előállítása azonban jelenleg drágább, a P-típusú cellákra való több évtizedes fókusz miatt. Előállításuk méretgazdaságossághoz vezetett az értékláncban, amelyet először az N-típusú termelésben kell kiépíteni. Emellett további lépésekre van szükség az N típusú napelem modulok gyártásánál, ami tovább növeli a költségeket. A magasabb hatásfok miatt azonban az N-típus aránya folyamatosan növekszik, és csak idő kérdése, hogy a P-típust, mint domináns napelem-technológiát felváltja.

A közelmúltban nagy feltűnést keltő PERC (Passivált Emitter és Rear Cell) és TOPCon (Tunnel Oxide Passived Contact) napelem-technológiák összehasonlításakor két cellatípus összehasonlítható rivalizálása látható.

A PERC modulok növelik a PV-modulok hatékonyságát, mert jobban alakítják át energiává a beeső fényt. Ezt úgy teszik, hogy a fénynek azt a részét, amely a sejt hátulját éri, visszaverik a sejtbe. Ezt a modul hátuljára felvitt réteg, az úgynevezett hátsó passziváció teszi lehetővé. A PERC cellák nagyobb hatékonysága a hagyományos modulokhoz képest 1%, ami viszont segít csökkenteni a nyert kWp-nkénti termelési költségeket.

A lehető legnagyobb hatékonyság elérése érdekében a PERC cellákban elsősorban mono lapkákat használnak. A napelem típusa az elmúlt években hatalmas továbbfejlesztésen ment keresztül. A megnövekedett hatékonyság oda vezetett, hogy a professzionális PV rendszerek területén szinte teljesen kicserélték a hagyományos Al BSF cellákat. A PERC sejtek nem újak, mivel alapelvüket először 1983-ban említette az Ausztrál Új-Dél-Walesi Egyetem. Azonban csak a folyamatosan javuló gyártási folyamatok jelentették azt, hogy a technológia értékét teljes mértékben ki lehetett aknázni a tömeggyártásban.

A PERC technológia azonban nem problémamentes. Ez érzékenyebbé teszi őket a fény által kiváltott degradációra, mint a hagyományos sejtek. Ez a LID effektus azt okozza, hogy a napelemek elveszítik erejüket az első fénnyel való érintkezés után. A potenciálisan kiváltott degradáció kockázata is nagyobb. A PID hibának messzemenő következményei lehetnek, mivel jelentősen csökkentheti a teljes PV rendszerek teljesítményét. A befektetőknek ezért különös figyelmet kell fordítaniuk arra a tényre, hogy a PERC cellák az IEC TS 62804 szabvány szerint PID-rezisztencia tanúsítvánnyal rendelkeznek.

A napelemek feltörekvő csillaga a freiburgi Fraunhofer ISE által kifejlesztett TOPCon technológia. Ezek a sejtek lehetnek monofaciálisak és bifaciálisak, és a PERC-vel ellentétben elsősorban N-típusú ostyákra támaszkodnak. A PERC-hez képest nagyobb hatékonysági potenciállal rendelkeznek. Tavaly a kínai Jinko Solar gyártó bemutatta, hogy ez milyen magas lehet, amikor bemutatta a monokristályos, bifaciális N-típusú TOPCon napelem modult, amelynek hatékonysága akár 23,53%. A Longi Solar által 2021-ben bemutatott TOPCon modul még nagyobb teljesítményt ért el. A P-típusú TOPCon cellával ez 25,19%-os hatásfokot ért el, ezzel a technológia új hatékonysági világrekordját állította be. Tekintettel a gyors fejlődésre, csak idő kérdése lesz, mikor sikerül megdönteni ezt a rekordot. A modulokkal kapcsolatos intenzív kutatásnak biztosítania kell, hogy a fejlesztésnek még mindig ne legyen vége.

Bár a TOPCon napelemek teljesítményét nehéz felülmúlni, a PERC technológia továbbra is uralja a piacot. Valószínűleg ez egy ideig így lesz a cellák hatékonyságának növekedése és ezzel párhuzamosan csökkenő gyártási költségek miatt.

A TOPCon cellák azonban a rendkívül magas hatásfok miatt emelkedőben vannak. A magas gyártási költségek még mindig az ilyen típusú PV ellen szólnak. A tömeggyártás beindulásával azonban itt is jelentős méretgazdaságosságra kell számítani, ami biztosítaná, hogy a németországi TOPCon modulok komoly versenytársakká fejlődjenek a PERC technológiáért. A Fraunhofer-ISE kutatói is megerősítik ezt. Szerintük azonban a gyártási költségek csökkentése mellett a termelési teljesítmény PERC cellák szintjére való növelése szükséges a TOPCon modulok gazdasági életképességének alátámasztásához.

A tudósok megállapításai szerint a TOPCon technológia 13,5-18,6%-kal magasabb teljes napelem-költséget és 3,6-5,5%-kal magasabb modulköltséget generál a PERC-hez képest az 5 megawatt teljesítményű, földre szerelt napelemes rendszerek esetében. Mindazonáltal a Fraunhofer ISE kutatói kijelentették, hogy a TOPCon napelemek 0,4-0,55%-kal magasabb cellahatékonysága a bifaciális p-PERC-hez képest lehetővé teszi a költséghatékony nagyüzemi gyártást.

Függetlenül attól, hogy N-típusú vagy P-típusú napelemeket használnak, van mód a napelemmodulok hatékonyságának jelentős növelésére. Ez a bifaciális technológia. Ellentétben a monofaciális napelemmel, amely csak a tetejének megvilágításával állítja elő a napelemes áramot, a bifaciális napelem úgy van kialakítva, hogy felülről és alulról is képes áramot termelni. Az így elért fényfelhasználás növelése jelentősen növeli a modul hatékonyságát.

Természetesen alul nem olyan nagy a hatásfok, mint a napfény felé orientált tetején. Ennek ellenére a hatásfok több mint 19%-kal is nőhet az alsó oldali sugárzás miatt, a helytől, a talajtól való távolságtól és a külső körülményektől függően. Ez azt jelenti, hogy a teljes rendszer kapacitása 10 és 30 között növelhető. Például egy korábban 290 Wp-t leadott modul teljesítménye 320-360 Wp-ra nő.

A bifaciális rendszerek telepítésekor ügyelni kell arra, hogy azok megfelelő távolságra legyenek az alatta lévő felülettől, hogy lehetővé tegyék a további sugárzást. A minimális távolságnak legalább 40 centiméternek kell lennie gyengén vagy közepesen fényvisszaverő felületeken, mint például cseréptető vagy fű. Erősen fényvisszaverő felületek (pl. hó) esetén azonban a talajtól való távolságnak 1,5 méternél nagyobbnak kell lennie.

Alkalmas:

• Bifaciális és átlátszó üveg-üveg/duplaüveg napelem modulok ideálisak mezőgazdasági fotovoltaikához, nyílt terekhez, napelemes autóbeállókhoz és napelemes kerítésekhez

Mindent egy kézből, kifejezetten a nagy parkolóhelyek napelemes megoldásaihoz tervezve. Ön saját villamosenergia-termelésével refinanszíroz vagy ellenfinanszíroz a jövőbe.

Tanácsokat és megoldásokat itt találsz 👈🏻

Tanácsadás és tervezés, beleértve a nem kötelező költségbecslést. Erős fotovoltaikus partnerekkel hozzuk össze Önt.

Tanácsokat és megoldásokat itt találsz 👈🏻

A német nyelvű országok különböző régióiban helyezkedünk el. Megbízható partnereink vannak, akik tanácsot adnak és megvalósítják kívánságait.

Vegye fel velünk a kapcsolatot 👈🏻