Sursa: thesolarnerd.com
Eficiența panoului solar se referă la câtă lumină se transformă în panou solar în energie electrică. Cu cât este mai mare eficiența, cu atât vei primi mai multă energie electrică de la panou pentru aceeași cantitate de lumină. Pentru o implementare pe acoperiș cu spațiu limitat, aceasta poate fi o caracteristică foarte importantă.
De-a lungul anilor, eficiența a crescut constant, deoarece producătorii continuă să găsească modalități de a stoarce mai multă energie electrică din aceeași cantitate de lumină solară. Dar, pe măsură ce limitele fiecărei tehnologii sunt atinse, oamenii de știință și inginerii trebuie să ajungă în punga lor de trucuri pentru a găsi modalități inedite de a menține eficiența în creștere.
Una dintre cele mai noi tehnologii care își găsește drumul pe piața panourilor solare pentru consumatori este celulele solare cu funcție de heterogeneție. În timp ce Panasonic deținea această tehnologie de câțiva ani cu panourile lor HIT, brevetele tehnologiei pentru heterojuncționare au expirat în 2010, iar mai mulți producători încep să-l implementeze în produsele lor.
Ce este heterojuncționarea solară
Celulele solare cu hetero-funcționare combină două tehnologii diferite într-o singură celulă: o celulă cristalină de siliciu se întrerupe între două straturi de siliciu amorf cu „peliculă subțire”. Folosite împreună, aceste tehnologii permit să fie recoltată mai multă energie în comparație cu utilizarea fiecărei tehnologii.
Cel mai obișnuit tip de panouri solare sunt realizate cu siliciu cristalin - fie monocristalin, fie policristalin. Cristalele de siliciu sunt cultivate în blocuri și apoi tăiate în foi subțiri, adesea folosind un ferăstrău de sârmă de diamant, pentru a forma celule individuale.
Un tip mai puțin obișnuit de celule fotovoltaice este filmul subțire, care este realizat cu o varietate de materiale, dintre care unul este siliciu amorf. Spre deosebire de siliconul cristalin, siliconul amorf nu are o structură cristalină regulată. În schimb, atomii de siliciu sunt ordonați la întâmplare. Pentru fabricație, acest lucru înseamnă că siliconul amorf poate fi depus pe o suprafață - un proces mai simplu și mai puțin costisitor decât creșterea și tăierea cristalelor de siliciu.
De la sine, siliciul amorf este mai puțin eficient la transformarea luminii solare în energie electrică. Cu toate acestea, are beneficiul unei producții mai puțin costisitoare. Acest cost redus și flexibilitatea tipului de materiale pe care se poate depune siliciu amorf sunt câteva avantaje importante.
Cu celule solare cu heterojuncționare, o placă de siliciu cristalină convențională are siliciu amorf depus pe suprafețele sale din față și din spate. Aceasta are ca rezultat câteva straturi solare de film subțire care absorb fotoni suplimentari care altfel nu ar fi captați de placa de siliciu cristalină mijlocie.
Diagrama unei celule heterojuncționale
Modul în care celulele solare cu heterojuncție cresc eficiența
O celulă solară este formată dintr-un material subțire care captează o parte din lumina soarelui care o lovește. Totuși, nu este complet opac. O parte din lumina soarelui va trece chiar prin celulă, iar altele vor sări și de pe suprafață.
Tehnologia solară Heterojunction profită de acest lucru prin construirea unui panou solar din trei straturi diferite de material fotovoltaic. Stratul mijlociu de siliciu monocristalin face cea mai mare parte a lucrărilor de transformare a luminii solare în energie electrică.
Există un strat superior de siliciu amorf cu peliculă subțire, care captează ceva lumina soarelui înainte de a atinge stratul cristalin și, de asemenea, apucă o parte din lumina solară care se reflectă în straturile de mai jos. Este foarte subțire, așa că o mare parte din lumina soarelui trece. Dar chiar și așa, generează suficientă energie electrică suplimentară pentru ca valoarea adăugată să fie utilă.
Pe partea din spate a siliconului cristalin se află un alt strat de film subțire. Captează lumina soarelui care trece prin primele două straturi. Dacă panoul este un design din sticlă pe sticlă cu un panou posterior transparent, acest strat din peliculă subțire spate va adăuga o cantitate semnificativă de energie electrică datorită luminii solare care se reflectă în pământ.
Prin construirea unui panou dintr-un sandwich format din trei straturi fotovoltaice diferite, un panou solar cu heterojuncționalitate poate atinge eficiențe de 21% sau mai mari. Acest lucru este comparabil cu panourile care utilizează diferite tehnologii pentru a obține performanțe ridicate.
Avantajele hetero-funcționării solare
Principalele avantaje ale celulelor solare cu heterojuncție față de celulele siliconice convenționale sunt:
Eficiență mai mare
Costuri potențial mai mici în comparație cu alte tehnologii utilizate pentru îmbunătățirea performanței, cum ar fi PERC
Coeficient de temperatură mai mic (performanță îmbunătățită la temperaturi ridicate)
Eficiența panourilor cu heterojuncție existente în prezent pe piață variază între 19,9% și 21,7% cu cele mai noi panouri HJT de la REC Solar. Deși acesta nu este cel mai mare de pe piață - actualul campion sunt celulele Maxeon oferite de SunPower, care ajung la o eficiență de 22,7% - este o îmbunătățire semnificativă față de celulele monocristaline convenționale.
În plus, celelalte tehnologii utilizate de producători pentru a atinge eficiențe foarte mari pot fi mai costisitoare. De exemplu, celulele Maxeon ale SunPower utilizează un bloc gros de cupru pe spatele fiecărei celule. În timp ce această abordare ajută celulele Maxeon să fie cele mai eficiente celule pe piață, folosind atât de mult cupru nu este ieftin.
În comparație, siliconul amorf este o tehnologie relativ ieftină. Deși acest tip de peliculă solară nu este la fel de eficient ca siliconul cristalin, beneficiază de o fabricație relativ simplă. Prin faptul că necesită mai puțini pași de fabricație decât alte tehnologii, panourile heterojunțiale pot avea un efect rentabil decât alte tipuri.
În sfârșit, panourile HJT pot avea un avantaj atunci când vine vorba de performanțe la temperaturi ridicate. Panourile solare sunt mai puțin eficiente la temperaturi ridicate. Acesta este un fenomen binecunoscut - de fapt, performanța temperaturii este listată pe fișa tehnică a oricărui panou solar. Căutați cifrele coeficientului de temperatură și puterile PTC, NOCT sau CEC .
Totuși, un avantaj al solarului cu film subțire este că are un coeficient de temperatură mai bun decât siliconul cristalin. Aceasta înseamnă că temperaturile ridicate au un impact mai mic asupra filmului subțire decât siliconul convențional monocristalin sau policristalin.
Cu două straturi de siliciu cu peliculă subțire, panourile heterojuncționale obțin un avantaj față de panourile solare convenționale când vine vorba de menținerea performanțelor ridicate pe măsură ce temperatura crește.