Güneş modülleri: PERC ve TOPCon güneş pili teknolojisi

1954 yılında ABD'de geliştirilen ilk güneş pili N tipi olmasına rağmen daha sonraki yıllarda P tipi pil popüler hale geldi. Bunun nedeni, ilk günlerde modüllerin çoğunlukla uzay yolculuğunda kullanılması ve burada daha dayanıklı olduklarının kanıtlanmasıydı. Güneş pili üreticileri ancak son yıllarda N tipi hücrelerin daha yüksek performansından dolayı yaklaşımlarını yeniden düşünmeye başladılar. Bunun temel nedeni bu hücrelerin ömrünün daha uzun olmasıdır, çünkü P tipi hücrelerin aksine “bor-oksijen kusuru” tarafından tehdit edilmezler. Bu durum çalışma süresi arttıkça verimliliğin azalmasına yol açmaktadır. Ayrıca N-tipi güneş pilleri silikonun metalik kirlenmesine karşı daha az duyarlıdır.

PV teknolojisinde, kimyasal bileşimdeki en küçük farklılıklar bile verimlilik ve ekonomik dağılımdaki büyük farklılıklardan sorumludur. Bu, örneğin P tipi ve N tipi güneş pillerini karşılaştırırken görülebilir. Her ikisi de hücre yapısı bakımından farklılık gösterir; P tipi güneş pilleri, pozitif yüklü bir silikon taban üzerine inşa edilmeye dayanır. Buna karşılık, N tipi güneş pilleri tam tersi şekilde tasarlanmıştır çünkü negatif katkılı taraf, güneş pilinin tabanını görevi görür.

Bununla birlikte, P-tipi hücrelere onlarca yıldır odaklanılması nedeniyle, N-tipi güneş pillerinin üretimi şu anda daha pahalıdır. Üretimleri, değer zincirinde öncelikle N tipi üretimde oluşturulması gereken ölçek ekonomilerine yol açtı. Ayrıca N tipi güneş modüllerinin üretiminde ek adımlara ihtiyaç duyulmakta ve bu da maliyetleri daha da artırmaktadır. Ancak daha yüksek verimlilikleri nedeniyle N-tipinin payı sürekli artıyor ve baskın güneş pili teknolojisi olarak P-tipinin yerini alması sadece zaman meselesi olacak.

Son zamanlarda heyecan yaratan güneş pili teknolojileri PERC (Pasifleştirilmiş Verici ve Arka Hücre) ve TOPCon (Tünel Oksit Pasifleştirilmiş Kontak) karşılaştırıldığında, iki hücre türü arasındaki karşılaştırılabilir rekabet görülebilir.

PERC modülleri, gelen ışığı daha iyi enerjiye dönüştürdüğü için PV modüllerinin verimliliğini artırır. Bunu, ışığın hücrenin arka kısmına ulaşan kısmını hücreye geri yansıtarak yaparlar. Bu, modülün arkasına uygulanan ve arka pasivasyon adı verilen bir katmanla mümkün olmaktadır. Geleneksel modüllere kıyasla PERC hücrelerinin artan verimliliği %1'dir ve bu da kazanılan kWp başına üretim maliyetlerinin azaltılmasına yardımcı olur.

Mümkün olan en yüksek verimliliği elde etmek için PERC hücrelerinde çoğunlukla mono levhalar kullanılır. Güneş pili türü son yıllarda büyük bir gelişme gösterdi. Artan verimlilik, profesyonel PV sistemleri alanında geleneksel Al BSF hücrelerinin neredeyse tamamen yerini almasına yol açtı. PERC hücreleri yeni olmaktan çok uzaktır, çünkü ilkeleri ilk kez 1983'te New South Wales Avustralya Üniversitesi tarafından dile getirilmiştir. Ancak yalnızca istikrarlı bir şekilde iyileştirilen üretim süreçleri, teknolojinin değerinden seri üretim için tam olarak yararlanılabileceği anlamına geliyordu.

Ancak PERC teknolojisinin sorunları da yok değil. Bu onları geleneksel hücrelere göre ışığın neden olduğu bozulmaya karşı daha duyarlı hale getirir. Bu LID etkisi, güneş pillerinin ışıkla ilk temaslarından sonra güçlerini kaybetmelerine neden olur. Potansiyel kaynaklı bozulma riski de daha yüksektir. PID hatası, tüm PV sistemlerinin performansını önemli ölçüde azaltabileceğinden geniş kapsamlı sonuçlara yol açabilir. Bu nedenle yatırımcıların, PERC hücrelerinin IEC TS 62804 uyarınca PID direnci açısından sertifikalandırılmış olmasına özellikle dikkat etmesi gerekir.

Güneş pillerinde yükselen bir yıldız, Freiburg'daki Fraunhofer ISE'de geliştirilen TOPCon teknolojisidir. Bu hücreler hem tek yüzeyli hem de iki yüzeyli olabilir ve PERC'nin aksine öncelikle N tipi plakalara dayanır. PERC'e kıyasla daha yüksek verimlilik potansiyeline sahiptirler. Geçtiğimiz yıl Çinli üretici Jinko Solar, %23,53'e kadar verimliliğe sahip tek kristalli, iki yüzeyli N tipi TOPCon güneş modülünü sunarak bunun ne kadar yüksek olabileceğini gösterdi. Longi Solar'ın 2021'de sunduğu TOPCon modülü daha da yüksek performansa ulaştı. P tipi TOPCon hücresiyle bu, %25,19'luk bir verime ulaşarak bu teknoloji için yeni bir verimlilik dünya rekoru kırdı. Hızlı ilerleme göz önüne alındığında, bu rekorun kırılması an meselesi olacak. Modüller üzerindeki yoğun araştırma, geliştirmenin henüz bir sonu olmadığını garanti etmelidir.

TOPCon güneş pillerinin performansını yenmek zor olsa da PERC teknolojisi hâlâ pazara hakim durumda. Hücrelerin verimliliğinin artması ve aynı zamanda üretim maliyetlerinin düşmesi nedeniyle bu durumun bir süre daha böyle olması muhtemel.

Ancak TOPCon hücreleri son derece yüksek verimlilikleri nedeniyle yükselişte. Yüksek üretim maliyetleri hala bu tip PV'nin aleyhinedir. Ancak seri üretim başladıkça burada da önemli ölçek ekonomileri beklenecektir; bu da Almanya'daki TOPCon modüllerinin PERC teknolojisi için ciddi bir rekabete dönüşmesini sağlayacaktır. Fraunhofer-ISE'deki araştırmacılar da bunu doğruluyor. Ancak onlara göre, üretim maliyetlerindeki azalmaya ek olarak, TOPCon modüllerinin ekonomik uygulanabilirliğini desteklemek için üretim çıktısında PERC hücreleri seviyesine kadar bir artış yapılması gerekiyor.

Bilim adamlarının bulgularına göre TOPCon teknolojisi, 5 megawatt çıkışlı yere monteli PV sistemleri için PERC'ye kıyasla %13,5 ila %18,6 daha yüksek toplam güneş pili maliyeti ve %3,6 ila %5,5 daha yüksek toplam modül maliyeti üretiyor. Bununla birlikte Fraunhofer ISE'deki araştırmacılar, iki yüzeyli p-PERC'ye kıyasla TOPCon güneş pillerinin %0,4 ila 0,55 daha yüksek hücre verimliliğinin, uygun maliyetli büyük ölçekli üretimi mümkün kıldığını belirtti.

N tipi veya P tipi güneş pillerinin kullanılmasına bakılmaksızın, güneş modüllerinin verimliliğini büyük ölçüde artırmanın bir yolu vardır. Bu çift yüzeyli teknolojidir. Sadece üst kısmı aydınlatılarak PV elektrik üreten monofasiyal güneş pilinin aksine, iki yüzeyli güneş pili üstten ve alttan elektrik üretebilecek şekilde tasarlanmıştır. Bu şekilde ışık kullanımındaki artış, modülün verimliliğini önemli ölçüde artırır.

Elbette alt kısımdaki verimlilik, güneş ışığına yönelik üst kısımdaki kadar yüksek değil. Ancak lokasyona, yerden uzaklığa ve dış koşullara bağlı olarak alt taraftaki radyasyon nedeniyle verimlilik %19'dan fazla artabiliyor. Bu da tüm sistemin kapasitesinin 10 ile 30 arasında artırılabileceği anlamına geliyor. Örneğin daha önce 290 Wp veren bir modülün performansı 320 ila 360 Wp'ye çıkıyor.

Çift yüzeyli sistemleri kurarken, ek radyasyona izin verecek şekilde alt yüzeyden yeterli mesafeye kurulmasına dikkat edilmelidir. Kiremitli çatı veya çim gibi zayıf ila orta derecede yansıtıcı yüzeyler için minimum mesafe en az 40 santimetre olmalıdır. Ancak yansıtıcılığı yüksek yüzeyler (örneğin kar) için zemine olan mesafe 1,5 metreden fazla olmalıdır.

İçin uygun:

• Tarımsal fotovoltaikler, açık alan sistemleri, güneş enerjisiyle çalışan garajlar ve güneş enerjili çitler için ideal olan iki yüzeyli ve şeffaf cam-cam/çift 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 👈🏻