Джерело: thesolarnerd.com
Ефективність сонячної панелі означає, скільки світла сонячна панель перетворюється в електрику. Чим вище ефективність, тим більше електроенергії ви отримаєте від панелі за стільки ж світла. Для розміщення на даху з обмеженим простором це може бути дуже важливою особливістю.
Ефективність постійно зростає протягом багатьох років, тому що виробники постійно знаходять способи вичавити більше електроенергії з тієї ж кількості сонячного світла. Але в міру досягнення меж кожної технології вченим та інженерам потрібно дотягнутись до їхнього пакету хитрощів, щоб знайти нові способи підвищення ефективності.
Однією з найновіших технологій, яка пробивається на ринок споживчих сонячних панелей, є гетероперехідні сонячні батареї. У той час як Panasonic впродовж кількох років використовував цю технологію на своїх панелях HIT, термін дії патентів на технологію гетероз'єднання закінчився в 2010 році, і все більше виробників починають впроваджувати її у своїх продуктах.
Що таке гетероперехід сонячної
Сонячні батареї гетероперешкод поєднують дві різні технології в одну клітинку: кристалічну кремнієву клітинку, просочену між двома шарами аморфного "тонкоплівкового" кремнію. Ці технології, які використовуються разом, дозволяють збільшити більше енергії в порівнянні з використанням однієї технології.
Найпоширеніший тип сонячних панелей виготовляється з кристалічного кремнію - або монокристалічного, або полікристалічного. Кристалі кремнію вирощують на блоки, а потім нарізають тонкими листами, часто використовуючи алмазну дротяну пилку, для формування окремих комірок.
Менш поширеним типом фотоелектричної комірки є тонка плівка, яка виготовлена з різноманітних матеріалів, одним з яких є аморфний кремній. На відміну від кристалічного кремнію, аморфний кремній не має регулярної кристалічної структури. Натомість атоми кремнію довільно впорядковані. Для виготовлення це означає, що аморфний кремній може бути нанесений на поверхню - більш простий і менш дорогий процес, ніж вирощування та різання кристалів кремнію.
Сам по собі аморфний кремній менш ефективний при перетворенні сонячного світла в електрику. Однак це має вигоду з менш затратного виготовлення. Ця менша вартість та гнучкість у вигляді матеріалів, на які можна наносити аморфний кремній, є декількома важливими перевагами.
З гетероперехідними сонячними елементами звичайна пластинна кремнієва пластинка має аморфний кремній, нанесений на її передню і задню поверхні. Це призводить до отримання декількох шарів тонкої плівкової сонячної енергії, які поглинають зайві фотони, які в іншому випадку не потрапляли б у полон середньої кристалічної пластини кремнію.
Діаграма гетероперехідної комірки
Як гетероперехідні сонячні батареї підвищують ефективність
Сонячна батарея виготовлена з тонкого матеріалу, який фіксує частину сонячного світла, що потрапляє на неї. Це не зовсім непрозоро. Деякі сонячні промені пройдуть прямо через клітину, а деякі також відскочать від поверхні.
Гетерофункційна сонячна технологія використовує це, будуючи сонячну панель з трьох різних шарів фотоелектричного матеріалу. Середній шар монокристалічного кремнію робить більшу частину роботи перетворенням сонячного світла в електрику.
Є верхній шар аморфного тонкоплівкового кремнію, який захоплює сонячне світло, перш ніж потрапляє на кристалічний шар, а також захоплює сонячне світло, яке відбивається від шарів внизу. Він дуже тонкий, тому велика частина сонячного світла проходить прямо наскрізь. Але навіть так, воно виробляє достатньо додаткової електроенергії, щоб зробити додаткові витрати вартісними.
На тильній стороні кристалічного кремнію - ще один тонкоплівковий шар. Він захоплює сонячне світло, яке проходить через перші два шари. Якщо панель - це скло на склі з прозорою задньою панеллю, цей задній тонкоплівковий шар додасть значну кількість електроенергії завдяки сонячному світлу, що відбивається від землі.
Побудувавши панель із сендвіча з трьох різних фотоелектричних шарів, гетероперехідна сонячна панель може досягати ефективності 21% або вище. Це можна порівняти з панелями, які використовують різні технології для досягнення високої продуктивності.
Переваги гетероперехідної сонячної
Основними перевагами гетероперехідних сонячних елементів перед звичайними кристалічними елементами кремнію є:
Більш висока ефективність
Потенційно нижча вартість порівняно з іншими технологіями, що використовуються для підвищення продуктивності, наприклад, PERC
Нижній температурний коефіцієнт (покращена продуктивність при високих температурах)
Ефективність гетероперехідних панелей на даний момент на ринку коливається від 19,9% до 21,7% у порівнянні з найновішими панелями HJT від REC Solar. Хоча це не найвищий рівень на ринку - нинішнім чемпіоном є клітини Maxeon, пропоновані SunPower, які досягають 22,7% ефективності - це суттєве покращення порівняно зі звичайними монокристалічними клітинами.
Крім того, інші технології, які виробники використовують для досягнення високої ефективності, можуть бути дорожчими. Наприклад, клітини Maxeon SunPower використовують зворотній частині мідного блоку міді. Хоча такий підхід допомагає Maxeon клітинам бути найефективнішими клітинами, які зараз є на ринку, використання такої кількості міді недешево.
Для порівняння, аморфний кремній є порівняно дешевою технологією. Хоча цей тип тонкоплівкових сонячних батарей не настільки ефективний, як кристалічний кремній, він має вигоду від відносно простого виготовлення. Вимагаючи меншої кількості виробничих кроків, ніж інші технології, панелі гетеро з’єднання можуть бути рентабельнішими, ніж інші типи.
Нарешті, панелі HJT можуть мати перевагу, коли мова йде про високі показники температури. Сонячні панелі менш ефективні при високих температурах. Це добре відоме явище - насправді показники температури вказані на аркуші будь-якої сонячної панелі. Шукайте показники коефіцієнта температури та показники потужності PTC, NOCT або CEC .
Однак однією перевагою тонкоплівкової сонячної є те, що вона має кращий температурний коефіцієнт, ніж кристалічний кремній. Це означає, що високі температури мають менший вплив на тонкоплівкові, ніж звичайний монокристалічний або полікристалічний кремній.
Маючи два шари тонкоплівкового кремнію, гетероперехідні панелі отримують перевагу перед звичайними сонячними панелями, коли мова йде про підтримку високої продуктивності в міру підвищення температури.
