Güneş modülleri: PERC ve TOPCon güneş pili teknolojisi karşılaştırması

1954 yılında ABD'de geliştirilen ilk güneş pili N tipi bir pil olmasına rağmen, sonraki yıllarda P tipi pil baskın hale geldi. Bunun nedeni, ilk zamanlarda modüllerin öncelikle havacılık ve uzay endüstrisinde kullanılması ve burada daha dayanıklı olduklarının kanıtlanmasıydı. Güneş pili üreticileri, N tipi pillerin daha yüksek güç çıkışı nedeniyle ancak son yıllarda yaklaşımlarını yeniden gözden geçirmeye başladılar. Bunun başlıca nedeni, P tipi pillerin aksine "bor-oksijen kusuruna" karşı hassas olmamaları ve bu nedenle daha uzun ömürlü olmalarıdır. Bu kusur, zamanla verimlilikte azalmaya yol açar. Ayrıca, N tipi güneş pilleri silikondaki metalik safsızlıklara daha az eğilimlidir.

Fotovoltaik (PV) teknolojisinde, kimyasal bileşimdeki en ufak farklılıklar bile verimlilik ve ekonomik uygulanabilirlik açısından önemli farklılıklara yol açabilir. Bunun en önemli örneği, P tipi ve N tipi güneş pillerinin karşılaştırılmasıdır. Bunlar hücre yapıları bakımından farklılık gösterir: P tipi güneş pilleri pozitif yüklü bir silikon alt tabakaya dayanırken, N tipi güneş pilleri bunun tam tersi şekilde tasarlanmıştır; negatif yüklü taraf hücrenin tabanı olarak görev yapar.

Ancak, on yıllarca P tipi hücrelere odaklanılması nedeniyle N tipi güneş hücrelerinin üretimi şu anda daha pahalıdır. Üretimleri, değer zincirinde ölçek ekonomilerine yol açmıştır; bu ekonomilerin N tipi üretim için henüz kurulması gerekmektedir. Ayrıca, N tipi güneş modüllerinin üretimi ek adımlar içerir ve bu da maliyetleri daha da artırır. Bununla birlikte, daha yüksek verimlilikleri nedeniyle N tipi hücrelerin pazar payı istikrarlı bir şekilde artmaktadır ve P tipi hücrelerin yerini alarak baskın güneş hücresi teknolojisi haline gelmeleri muhtemelen sadece zaman meselesidir.

Son zamanlarda büyük yankı uyandıran PERC (Pasifleştirilmiş Yayıcı ve Arka Hücre) ve TOPCon (Tünel Oksit Pasifleştirilmiş Temas) güneş pili teknolojileri karşılaştırıldığında da benzer bir rekabet görülebilir.

PERC modülleri, gelen ışığı daha etkili bir şekilde enerjiye dönüştürdükleri için fotovoltaik modüllerin verimliliğini artırır. Bu, hücrenin arkasına ulaşan ışığın bir kısmının hücreye geri yansıtılmasıyla sağlanır. Bu, modülün arkasına uygulanan ve arka yüzey pasivasyonu olarak bilinen bir katman sayesinde mümkün olur. PERC hücrelerinin geleneksel modüllere kıyasla verimlilik artışı %1'dir ve bu da üretilen kWp başına üretim maliyetlerini düşürmeye yardımcı olur.

Maksimum verimliliğe ulaşmak için PERC hücreleri öncelikle tek katmanlı levhalar kullanır. Bu tip güneş hücresi son yıllarda önemli bir gelişme göstermiştir. Artan verimlilik, profesyonel fotovoltaik sistemlerde geleneksel Al BSF hücrelerinin neredeyse tamamen yerini almasına yol açmıştır. Bununla birlikte, PERC hücreleri yeni bir şey değildir; prensipleri ilk olarak 1983 yılında Avustralya'daki Yeni Güney Galler Üniversitesi tarafından tanımlanmıştır. Teknolojinin potansiyelinin seri üretim için tam olarak gerçekleştirilebilmesi ancak sürekli olarak geliştirilen üretim süreçleri sayesinde mümkün olmuştur.

Ancak, PERC teknolojisi sorunsuz değildir. Bu hücreler, geleneksel hücrelere göre ışığa bağlı bozulmaya (LID) daha yatkındır. Bu LID etkisi, güneş hücrelerinin ilk ışığa maruz kalmasından sonra performanslarında düşüşe neden olur. Potansiyel kaynaklı bozulma (PID) riski de daha yüksektir. PID kusurları, tüm fotovoltaik sistemlerin çıktısını önemli ölçüde azaltabileceğinden, geniş kapsamlı sonuçlar doğurabilir. Bu nedenle, yatırımcılar PERC hücrelerinin IEC TS 62804 standardına göre PID direncine sahip olduğundan emin olmaya özellikle dikkat etmelidir.

Güneş pili teknolojisinde yükselen bir yıldız olan TOPCon, Freiburg'daki Fraunhofer ISE'de geliştirilmiştir. Bu piller hem tek taraflı hem de çift taraflı olabilir ve PERC'in aksine, öncelikle N tipi gofretler kullanır. PERC'e kıyasla daha yüksek verimlilik potansiyeli sergilerler. Çinli üretici Jinko Solar, geçen yıl %23,53'e varan verimliliğe sahip tek kristalli, çift taraflı N tipi TOPCon güneş modülü sunarak bu potansiyelin ne kadar yüksek olabileceğini gösterdi. Longi Solar'ın 2021'de sunduğu TOPCon modülü ise daha da yüksek bir performans elde etti. P tipi TOPCon pili kullanarak, bu teknoloji için yeni bir dünya verimlilik rekoru kırdı ve %25,19'luk bir verimliliğe ulaştı. Hızlı ilerleme göz önüne alındığında, bu rekorun aşılması sadece zaman meselesi gibi görünüyor. Bu modüller üzerindeki yoğun araştırmalar, gelişmenin uzun süre devam etmesini sağlayacaktır.

TOPCon güneş pillerinin performansı rakipsiz olsa da, PERC teknolojisi hala pazara hakim durumda. Hücre verimliliğindeki sürekli artış ve eş zamanlı olarak üretim maliyetlerindeki düşüş nedeniyle bu durumun bir süre daha böyle kalması muhtemel.

Ancak, TOPCon hücreleri olağanüstü yüksek verimlilikleri nedeniyle giderek daha fazla ilgi görüyor. Şu anda, yüksek üretim maliyetleri bu tip fotovoltaik sistemler için bir dezavantaj oluşturuyor. Bununla birlikte, seri üretim arttıkça önemli ölçek ekonomileri bekleniyor; bu da TOPCon modüllerinin Almanya'da PERC teknolojisine ciddi rakipler haline gelmesini sağlayacaktır. Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü'ndeki (ISE) araştırmacılar bunu doğruluyor. Ancak onlara göre, üretim maliyetlerini düşürmenin yanı sıra, TOPCon modüllerinin ekonomik uygulanabilirliğini sağlamak için üretim çıktısını PERC hücreleri seviyesine çıkarmak da gereklidir.

Bilim insanlarının bulgularına göre, TOPCon teknolojisi, 5 megawatt kapasiteli yere monte edilmiş fotovoltaik sistemlerde PERC'e kıyasla güneş pillerinin toplam maliyetini %13,5 ila %18,6, toplam modül maliyetini ise %3,6 ila %5,5 oranında artırıyor. Bununla birlikte, Fraunhofer ISE'deki araştırmacılar, TOPCon güneş pillerinin çift taraflı p-PERC'e kıyasla %0,4 ila %0,55 daha yüksek hücre verimliliğinin, uygun maliyetli seri üretime olanak sağladığını belirtti.

N tipi veya P tipi güneş hücreleri kullanılsın, güneş modüllerinin verimliliğini önemli ölçüde artırmanın bir yolu vardır: çift taraflı teknoloji. Sadece üst yüzeyleri aydınlatıldığında fotovoltaik enerji üreten tek taraflı güneş hücrelerinin aksine, çift taraflı güneş hücreleri hem üst hem de alt yüzeylerinden enerji üretmek üzere tasarlanmıştır. Bu artan ışık emilimi, modülün verimliliğini önemli ölçüde artırır.

Doğal olarak, alt taraftaki verimlilik, güneşe bakan üst taraftaki kadar yüksek değildir. Bununla birlikte, konuma, yerden uzaklığa ve dış koşullara bağlı olarak, alt taraftaki artan ışınım nedeniyle verimlilik %19'dan fazla artabilir. Bu, genel sistem kapasitesinde 10 ila 30 Wp arasında bir artışa yol açabilir. Örneğin, daha önce 290 Wp güç üreten bir modülün çıkışı 320 ila 360 Wp'ye yükselir.

Çift taraflı sistemler kurulurken, ek ışık iletimine izin verecek şekilde alt yüzeyden yeterli mesafede monte edilmeleri önemlidir. Kiremit çatı veya çim gibi düşük ila orta yansıtıcılığa sahip yüzeyler için minimum mesafe en az 40 santimetre olmalıdır. Yüksek yansıtıcılığa sahip yüzeyler (örneğin kar) için ise zemine olan mesafe 1,5 metreden fazla olmalıdır.

İçin uygun:

• Tarımsal fotovoltaik sistemler, yere monte sistemler, güneş enerjili otoparklar ve güneş enerjili çitler için ideal, çift taraflı ve şeffaf camlı güneş modülleri.

Büyük park alanlarına yönelik güneş enerjisi çözümleri için özel olarak tasarlanmış her şey tek bir kaynaktan. Kendi elektrik üretiminizle geleceğe yeniden finansman veya karşı finansman sağlarsınız.

Tavsiye ve çözümleri burada bulabilirsiniz 👈🏻

Bağlayıcı olmayan bir maliyet tahmini de dahil olmak üzere tavsiye ve planlama. Sizi güçlü fotovoltaik partnerlerle buluşturuyoruz.

Tavsiye ve çözümleri burada bulabilirsiniz 👈🏻

Almanca konuşulan ülkelerde farklı bölgelerde konumlanıyoruz. Size tavsiyelerde bulunan ve isteklerinizi uygulayan güvenilir ortaklarımız var.

Bizimle iletişime geçin 👈🏻