Источник: thesolarnerd.com
Эффективность солнечной панели означает, сколько света солнечная панель преобразует в электричество. Чем выше эффективность, тем больше электричества вы получите от панели для такого же количества света. Для развертывания на крыше с ограниченным пространством это может быть очень важной особенностью.
Эффективность неуклонно росла на протяжении многих лет, поскольку производители продолжают находить способы выжать больше электричества из того же количества солнечного света. Но по мере того, как достигаются пределы каждой технологии, ученым и инженерам приходится извлекать уйму из своих уловок, чтобы найти новые способы поддержания эффективности.
Одна из новейших технологий, которая находит свое применение на рынке потребительских солнечных панелей, - это солнечные элементы с гетеропереходом. Хотя Panasonic уже несколько лет использует эту технологию в своих панелях HIT, срок действия патентов на технологию гетероперехода истек в 2010 году, и все больше производителей начинают использовать ее в своих продуктах.
Что такое гетеропереход солнечного
Солнечные элементы с гетеропереходом объединяют две разные технологии в одну ячейку: элемент из кристаллического кремния, заключенный между двумя слоями аморфного «тонкопленочного» кремния. Совместное использование этих технологий позволяет собирать больше энергии по сравнению с использованием одной из этих технологий.
Наиболее распространенный тип солнечных панелей изготавливают из кристаллического кремния - либо монокристаллического, либо поликристаллического. Кристаллы кремния выращиваются в блоки, а затем режутся на тонкие листы, часто с помощью алмазной проволочной пилы, для формирования отдельных ячеек.
Менее распространенным типом фотоэлектрических элементов является тонкая пленка, которая изготовлена из различных материалов, одним из которых является аморфный кремний. В отличие от кристаллического кремния, аморфный кремний не имеет правильной кристаллической структуры. Вместо этого атомы кремния случайным образом упорядочены. Для производства это означает, что аморфный кремний может быть нанесен на поверхность - более простой и менее дорогой процесс, чем выращивание и резка кремниевых кристаллов.
Сам по себе аморфный кремний менее эффективен при преобразовании солнечного света в электричество. Тем не менее, он имеет преимущество менее дорогостоящего производства. Эта более низкая стоимость и гибкость в типе материалов, на которые может быть нанесен аморфный кремний, являются парой важных преимуществ.
В гетеропереходных солнечных элементах обычная кристаллическая кремниевая пластина имеет аморфный кремний, нанесенный на его переднюю и заднюю поверхности. Это приводит к паре слоев тонкопленочных солнечных батарей, которые поглощают дополнительные фотоны, которые в противном случае не были бы захвачены средней кристаллической кремниевой пластиной.
Схема гетеропереходной ячейки
Как гетеропереходные солнечные элементы повышают эффективность
Солнечный элемент сделан из тонкого материала, который улавливает некоторую долю солнечного света, попадающего на него. Это не совсем непрозрачно, хотя. Некоторые солнечные лучи будут проходить прямо через клетку, а некоторые также будут отражаться от поверхности.
Гетеропереходная солнечная технология использует это преимущество, создавая солнечную панель из трех различных слоев фотоэлектрического материала. Средний слой монокристаллического кремния выполняет большую часть работы по превращению солнечного света в электричество.
Существует верхний слой аморфного тонкопленочного кремния, который захватывает немного солнечного света, прежде чем попасть на кристаллический слой, а также захватывает немного солнечного света, который отражается от слоев ниже. Оно очень тонкое, так много солнечного света проходит сквозь него. Но даже в этом случае он генерирует достаточно дополнительной электроэнергии, чтобы оправдать добавленную стоимость.
На обратной стороне кристаллического кремния находится еще один тонкопленочный слой. Он захватывает солнечный свет, который проходит через первые два слоя. Если панель выполнена в виде стекла на стекле с прозрачной задней панелью, этот задний тонкопленочный слой будет добавлять значительное количество электричества из-за солнечного света, отражающегося от земли.
Создавая панель из трех разных фотоэлектрических слоев, солнечная панель с гетеропереходом может достигать КПД 21% или выше. Это сопоставимо с панелями, которые используют различные технологии для достижения высокой производительности.
Преимущества гетероперехода солнечного
Основными преимуществами гетеропереходных солнечных элементов перед обычными элементами из кристаллического кремния являются:
Более высокая эффективность
Потенциально более низкая стоимость по сравнению с другими технологиями, используемыми для повышения производительности, такими как PERC
Более низкий температурный коэффициент (улучшенная производительность при высоких температурах)
Эффективность панелей с гетеропереходом в настоящее время на рынке колеблется от 19,9% до 21,7% с новейшими панелями HJT от REC Solar. Хотя это не самый высокий показатель на рынке - в настоящее время лидерами являются ячейки Maxeon, предлагаемые SunPower, эффективность которых достигает 22,7%, - это значительное улучшение по сравнению с обычными монокристаллическими ячейками.
Кроме того, другие технологии, используемые производителями для достижения очень высокой эффективности, могут быть более дорогостоящими. Например, ячейки Maxeon от SunPower используют толстый медный блок на задней стенке каждой ячейки. В то время как этот подход помогает ячейкам Maxeon быть самыми эффективными ячейками в настоящее время на рынке, использование такого большого количества меди не дешево.
Для сравнения, аморфный кремний является относительно дешевой технологией. Хотя этот тип тонкопленочных солнечных батарей не так эффективен, как кристаллический кремний, он выигрывает от относительно простого производства. Требуя меньше этапов производства, чем другие технологии, гетеропереходные панели потенциально могут быть экономически эффективнее, чем другие типы.
Наконец, панели HJT могут иметь преимущество, когда речь идет о высокой температуре. Солнечные батареи менее эффективны при высоких температурах. Это хорошо известное явление - фактически температурные характеристики указаны в техническом описании любой солнечной панели. Ищите значения температурных коэффициентов и номинальные мощности PTC, NOCT или CEC .
Однако одно преимущество тонкопленочной солнечной батареи состоит в том, что она имеет лучший температурный коэффициент, чем кристаллический кремний. Это означает, что высокие температуры оказывают меньшее влияние на тонкие пленки, чем обычный монокристаллический или поликристаллический кремний.
С двумя слоями тонкопленочного кремния гетеропереходные панели получают преимущество перед обычными солнечными панелями, когда речь идет о поддержании высокой производительности при повышении температуры.
