Соларни модули: PERC наспрам TOPCon технологије соларних ћелија

Иако је прва соларна ћелија, развијена у САД 1954. године, била ћелија N-типа, ћелија P-типа је постала доминантна у наредним годинама. То је било зато што су се у раним данима модули првенствено користили у ваздухопловној индустрији, где су се показали робуснијим. Тек последњих година произвођачи соларних ћелија почели су да преиспитују свој приступ, због веће излазне снаге ћелија N-типа. То је углавном због дужег животног века ових ћелија, јер, за разлику од P-типа, нису подложне „дефекту бор-кисеоник“. Овај дефект доводи до смањења ефикасности током времена. Штавише, соларне ћелије N-типа су мање склоне металним нечистоћама у силицијуму.

У фотонапонској (PV) технологији, чак и најмање разлике у хемијском саставу могу довести до значајних разлика у ефикасности и економској исплативости. Одличан пример је поређење соларних ћелија P-типа и N-типа. Оне се разликују по структури ћелије: соларне ћелије P-типа су засноване на позитивно наелектрисаној силицијумској подлози, док су соларне ћелије N-типа дизајниране на супротан начин, при чему негативно допирана страна служи као база ћелије.

Међутим, производња соларних ћелија N-типа је тренутно скупља, због деценија фокуса на ћелије P-типа. Њихова производња је довела до економије обима у ланцу вредности, која тек треба да се успостави за производњу N-типа. Штавише, производња соларних модула N-типа подразумева додатне кораке, што додатно повећава трошкове. Међутим, због њихове веће ефикасности, тржишни удео ћелија N-типа стално расте и вероватно је само питање времена када ће оне заменити ћелије P-типа као доминантну технологију соларних ћелија.

Слично ривалство између два типа ћелија може се видети када се упореде технологије соларних ћелија PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) и TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), које су недавно изазвале узбуђење.

PERC модули повећавају ефикасност PV модула јер ефикасније претварају долазну светлост у енергију. То се постиже рефлектовањем дела светлости који доспе до задње стране ћелије назад у ћелију. Ово је омогућено слојем нанетим на задњу страну модула, познатим као пасивација задње стране. Повећана ефикасност PERC ћелија у поређењу са конвенционалним модулима је 1%, што заузврат помаже у смањењу трошкова производње по произведеном kWp.

Да би се постигла максимална ефикасност, PERC ћелије првенствено користе моно-пластине. Ова врста соларних ћелија је последњих година значајно напредовала. Повећана ефикасност довела је до њихове скоро потпуне замене конвенционалних Al BSF ћелија у професионалним фотонапонским системима. Међутим, PERC ћелије су све само не нове; њихов принцип је први пут описан 1983. године на Универзитету Новог Јужног Велса у Аустралији. Тек континуирано унапређивањем производних процеса, потенцијал технологије могао је бити у потпуности реализован за масовну производњу.

Међутим, PERC технологија није без проблема. Ове ћелије су подложније деградацији изазваној светлошћу (LID) него конвенционалне ћелије. Овај LID ефекат узрокује пад перформанси соларних ћелија након њиховог првог излагања светлости. Ризик од деградације изазване потенцијалом (PID) је такође већи. PID дефекти могу имати далекосежне последице, јер могу значајно смањити излаз читавих PV система. Стога, инвеститори треба да обрате посебну пажњу на то да PERC ћелије буду сертификоване за отпорност на PID према IEC TS 62804.

Звезда у успону у технологији соларних ћелија је TOPCon, развијен на Fraunhofer ISE у Фрајбургу. Ове ћелије могу бити и једно- и двофацијалне и, за разлику од PERC-а, првенствено користе N-тип плочице. Оне показују већи потенцијал ефикасности у поређењу са PERC-ом. Кинески произвођач Jinko Solar је прошле године демонстрирао колико висок може бити овај потенцијал, представљајући монокристални, двофацијални N-тип TOPCon соларни модул са ефикасношћу до 23,53%. Longi Solar-ов TOPCon модул, представљен 2021. године, постигао је још веће перформансе. Користећи P-тип TOPCon ћелију, поставио је нови светски рекорд ефикасности за ову технологију, постигавши 25,19%. С обзиром на брзи напредак, вероватно је само питање времена када ће овај рекорд бити надмашен. Интензивно истраживање ових модула ће осигурати да се развој настави још дуго времена.

Иако је тешко надмашити перформансе TOPCon соларних ћелија, PERC технологија и даље доминира тржиштем. Вероватно ће то остати случај још неко време због континуираног повећања ефикасности ћелија и истовременог смањења трошкова производње.

Међутим, ТОПКон ћелије добијају на популарности због своје изузетно високе ефикасности. Тренутно, високи трошкови производње представљају недостатак за ову врсту фотонапонског система. Међутим, очекују се значајне економије обима како се масовна производња буде повећавала, што би омогућило ТОПКон модулима да постану озбиљни конкуренти ПЕРЦ технологији у Немачкој. Истраживачи са Фраунхофер института за системе соларне енергије (ИСЕ) то потврђују. Према њима, поред смањења трошкова производње, повећање производње на ниво ПЕРЦ ћелија је неопходно како би се утврдила економска исплативост ТОПКон модула.

Према налазима научника, TOPCon технологија резултира 13,5 до 18,6% вишим укупним трошковима за соларне ћелије и 3,6 до 5,5% вишим укупним трошковима модула у поређењу са PERC-ом у земаљским PV системима капацитета 5 мегавата. Ипак, истраживачи са Fraunhofer ISE-а су приметили да 0,4 до 0,55% већа ефикасност ћелија TOPCon соларних ћелија у поређењу са бифацијалним p-PERC-ом омогућава исплативу масовну производњу.

Без обзира да ли се користе соларне ћелије N-типа или P-типа, постоји начин да се значајно повећа ефикасност соларних модула: бифацијална технологија. За разлику од монофацијалних соларних ћелија, које генеришу фотонапонску енергију само када је њихова горња површина осветљена, бифацијалне соларне ћелије су дизајниране да генеришу енергију и са горње и са доње површине. Ова повећана апсорпција светлости значајно побољшава ефикасност модула.

Наравно, ефикасност на доњој страни није толико висока као на горњој страни, која је окренута ка сунцу. Ипак, у зависности од локације, удаљености од тла и спољашњих услова, ефикасност се може повећати за више од 19% због повећаног зрачења на доњој страни. То може довести до повећања укупног капацитета система између 10 и 30 Wp. На пример, излаз модула који је раније испоручивао 290 Wp повећава се на 320 до 360 Wp.

Приликом инсталирања двостраних система, важно је осигурати да су монтирани на довољној удаљености од површине испод како би се омогућио додатни пренос светлости. За површине са ниском до средњом рефлективношћу, као што су црепни кров или трава, минимална удаљеност треба да буде најмање 40 центиметара. За површине са високом рефлективношћу (нпр. снег), удаљеност од тла треба да буде већа од 1,5 метара.

У вези са овим:

• Двострани и провидни соларни модули од стакла/стакла/двоструког стакла идеални за агро-фотонапонске системе, системе монтиране на земљу, соларне надстрешнице за аутомобиле и соларне ограде

Све из једног извора, посебно дизајнирано за соларна решења за велике паркинг површине. Рефинансирајте или надокнадите своје будуће трошкове сопственом производњом електричне енергије.

Пронађите савете и решења овде 👈🏻

Консултације и планирање, укључујући необвезујућу процену трошкова. Повезујемо вас са јаким партнерима у области фотонапонске енергије.

Пронађите савете и решења овде 👈🏻

Регионално смо присутни широм немачког говорног подручја. Имамо поуздане партнере који ће вас саветовати и реализовати ваше жеље.

Контактирајте нас 👈🏻