Module solare: tehnologia celulelor solare PERC vs. TOPCon

Deși prima celulă solară, dezvoltată în SUA în 1954, a fost o celulă de tip N, celula de tip P a devenit dominantă în anii următori. Acest lucru s-a datorat faptului că, la început, modulele au fost utilizate în principal în industria aerospațială, unde s-au dovedit a fi mai robuste. Abia în ultimii ani producătorii de celule solare au început să-și regândească abordarea, datorită puterii mai mari de ieșire a celulelor de tip N. Acest lucru se datorează în principal duratei de viață mai lungi a acestor celule, deoarece, spre deosebire de cele de tip P, acestea nu sunt susceptibile la „defectul bor-oxigen”. Acest defect duce la o scădere a eficienței în timp. În plus, celulele solare de tip N sunt mai puțin predispuse la impuritățile metalice din siliciu.

În tehnologia fotovoltaică (PV), chiar și cele mai mici discrepanțe în compoziția chimică pot duce la diferențe semnificative în ceea ce privește eficiența și viabilitatea economică. Un exemplu excelent este comparația dintre celulele solare de tip P și cele de tip N. Acestea diferă prin structura celulară: celulele solare de tip P se bazează pe un substrat de siliciu încărcat pozitiv, în timp ce celulele solare de tip N sunt proiectate în sens invers, partea dopată negativ servind drept bază a celulei.

Cu toate acestea, celulele solare de tip N sunt în prezent mai scumpe de produs, din cauza deceniilor de concentrare pe celulele de tip P. Producția lor a condus la economii de scară în lanțul valoric, care încă trebuie stabilite pentru fabricarea de tip N. În plus, producția de module solare de tip N implică etape suplimentare, ceea ce crește și mai mult costurile. Cu toate acestea, datorită eficienței lor mai mari, cota de piață a celulelor de tip N este în continuă creștere și este probabil doar o chestiune de timp până când acestea vor înlocui celulele de tip P ca tehnologie dominantă pentru celule solare.

O rivalitate similară între două tipuri de celule poate fi observată atunci când se compară tehnologiile de celule solare PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) și TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), care au stârnit recent agitație.

Modulele PERC cresc eficiența modulelor fotovoltaice deoarece transformă lumina primită în energie mai eficient. Acest lucru se realizează prin reflectarea porțiunii de lumină care ajunge în spatele celulei înapoi în celulă. Acest lucru este posibil datorită unui strat aplicat pe spatele modulului, cunoscut sub numele de pasivare din spate. Eficiența crescută a celulelor PERC în comparație cu modulele convenționale este de 1%, ceea ce, la rândul său, contribuie la reducerea costurilor de producție per kWp generat.

Pentru a obține o eficiență maximă, celulele PERC utilizează în principal mono-plafoniere. Acest tip de celulă solară a cunoscut o dezvoltare semnificativă în ultimii ani. Creșterea eficienței a dus la înlocuirea aproape completă a celulelor convenționale Al BSF în sistemele fotovoltaice profesionale. Cu toate acestea, celulele PERC sunt orice altceva decât noi; principiul lor a fost descris pentru prima dată în 1983 de către Universitatea din New South Wales din Australia. Numai prin procese de producție îmbunătățite continuu, potențialul tehnologiei a putut fi realizat pe deplin pentru producția de masă.

Cu toate acestea, tehnologia PERC nu este lipsită de probleme. Aceste celule sunt mai susceptibile la degradarea indusă de lumină (LID) decât celulele convenționale. Acest efect LID provoacă o scădere a performanței celulelor solare după prima lor expunere la lumină. Riscul degradării induse de potențial (PID) este, de asemenea, mai mare. Defectele PID pot avea consecințe de amploare, deoarece pot reduce semnificativ producția întregului sistem fotovoltaic. Prin urmare, investitorii ar trebui să acorde o atenție deosebită asigurării faptului că celulele PERC sunt certificate pentru rezistența la PID conform standardului IEC TS 62804.

O stea în ascensiune în tehnologia celulelor solare este TOPCon, dezvoltată la Fraunhofer ISE din Freiburg. Aceste celule pot fi atât mono-, cât și bifaciale și, spre deosebire de PERC, utilizează în principal plachete de tip N. Acestea prezintă un potențial de eficiență mai mare în comparație cu PERC. Producătorul chinez Jinko Solar a demonstrat cât de mare poate fi acest potențial anul trecut, prezentând un modul solar TOPCon monocristalin, bifacial de tip N, cu o eficiență de până la 23,53%. Modulul TOPCon de la Longi Solar, prezentat în 2021, a atins performanțe și mai mari. Folosind o celulă TOPCon de tip P, a stabilit un nou record mondial de eficiență pentru această tehnologie, atingând 25,19%. Având în vedere progresul rapid, este probabil doar o chestiune de timp până când acest record va fi depășit. Cercetările intensive asupra acestor module vor asigura continuarea dezvoltării pentru o lungă perioadă de timp de acum înainte.

Deși performanța celulelor solare TOPCon este greu de depășit, tehnologia PERC încă domină piața. Probabil că acest lucru va rămâne valabil încă o perioadă de timp, datorită creșterii continue a eficienței celulelor și, simultan, scăderii costurilor de producție.

Cu toate acestea, celulele TOPCon câștigă teren datorită eficienței lor excepțional de ridicate. În prezent, costurile ridicate de producție reprezintă un dezavantaj pentru acest tip de sistem fotovoltaic. Cu toate acestea, se așteaptă economii de scară semnificative pe măsură ce producția de masă crește, ceea ce ar permite modulelor TOPCon să devină concurenți serioși pentru tehnologia PERC din Germania. Cercetătorii de la Institutul Fraunhofer pentru Sisteme de Energie Solară (ISE) confirmă acest lucru. Potrivit acestora, însă, pe lângă reducerea costurilor de fabricație, creșterea producției la nivelul celulelor PERC este necesară pentru a stabili viabilitatea economică a modulelor TOPCon.

Conform descoperirilor oamenilor de știință, tehnologia TOPCon are ca rezultat costuri totale cu 13,5 până la 18,6% mai mari pentru celulele solare și costuri totale ale modulelor cu 3,6 până la 5,5% mai mari în comparație cu PERC în sistemele fotovoltaice montate la sol cu ​​o capacitate de 5 megawați. Cu toate acestea, cercetătorii de la Fraunhofer ISE au observat că eficiența celulelor solare TOPCon, cu 0,4 până la 0,55% mai mare, comparativ cu p-PERC bifacial, permite o producție de masă rentabilă.

Indiferent dacă se utilizează celule solare de tip N sau de tip P, există o modalitate de a crește semnificativ eficiența modulelor solare: tehnologia bifacială. Spre deosebire de celulele solare monofaciale, care generează energie fotovoltaică doar atunci când suprafața lor superioară este iluminată, celulele solare bifaciale sunt proiectate să genereze energie atât de pe suprafața superioară, cât și de pe cea inferioară. Această absorbție crescută a luminii îmbunătățește considerabil eficiența modulului.

Bineînțeles, eficiența pe partea inferioară nu este la fel de mare ca pe partea superioară, care este orientată spre soare. Cu toate acestea, în funcție de locație, distanța față de sol și condițiile externe, eficiența poate crește cu peste 19% datorită iradierii crescute pe partea inferioară. Acest lucru poate duce la o creștere a capacității totale a sistemului între 10 și 30 Wp. De exemplu, puterea unui modul care anterior furniza 290 Wp crește la 320 până la 360 Wp.

La instalarea sistemelor bifaciale, este important să se asigure că acestea sunt montate la o distanță suficientă de suprafața de dedesubt pentru a permite transmiterea suplimentară a luminii. Pentru suprafețele cu reflectivitate scăzută spre medie, cum ar fi un acoperiș cu țiglă sau iarba, distanța minimă trebuie să fie de cel puțin 40 de centimetri. Pentru suprafețele cu reflexie ridicată (de exemplu, zăpada), distanța până la sol trebuie să fie mai mare de 1,5 metri.

Legat de asta:

• Module solare bifaciale și transparente din sticlă-sticlă/vitrificare dublă, ideale pentru agro-fotovoltaică, sisteme montate la sol, carporturi solare și garduri solare

Totul dintr-o singură sursă, special conceput pentru soluții solare pentru parcări mari. Refinanțați sau compensați costurile viitoare cu propria generare de energie electrică.

Găsește sfaturi și soluții aici 👈🏻

Consultanță și planificare, inclusiv o estimare de costuri fără obligații. Vă punem în legătură cu parteneri puternici în domeniul fotovoltaic.

Găsește sfaturi și soluții aici 👈🏻

Avem o prezență regională în întreaga lume vorbitoare de limbă germană. Avem parteneri de încredere care vă vor consilia și vă vor pune în aplicare dorințele.

Contactează-ne 👈🏻