Източник: thesolarnerd.com
Ефективността на слънчевия панел се отнася до това колко светлина един слънчев панел преобразува в електричество. Колкото по-висока е ефективността, толкова повече електроенергия ще получите от панела за същото количество светлина. За разполагане на покрив с ограничено пространство това може да бъде много важна характеристика.
Ефективността нараства постоянно през годините, тъй като производителите продължават да намират начини да изтискат повече електроенергия от същото количество слънчева светлина. Но с достигането на границите на всяка технология, учените и инженерите трябва да достигнат чантата си с трикове, за да намерят нови начини да поддържат нарастващата ефективност.
Една от най-новите технологии, която намира своя път на пазара на потребителите на слънчеви панели, са слънчевите клетки за хетерофункция. Макар Panasonic да използва тази технология от няколко години със своите HIT панели, патентите на технологията за хетеросъединение изтече през 2010 г. и все повече производители започват да я внедряват в своите продукти.
Какво е хетерофункционална слънчева енергия
Слънчевите клетки на хетереоюнкцията комбинират две различни технологии в една клетка: кристална силиконова клетка, затворена между два слоя аморфен „тънък филм“ силиций. Използвани заедно, тези технологии позволяват да се събере повече енергия в сравнение с използването на всяка от двете технологии.
Най-често срещаният тип слънчеви панели са направени с кристален силиций - монокристален или поликристален. Силициевите кристали се отглеждат на блокове и след това се нарязват на тънки листове, често с помощта на диамантен жичен трион, за да образуват отделни клетки.
По-рядко срещаният тип фотоволтаична клетка е тънък филм, който е направен с различни материали, един от които е аморфен силиций. За разлика от кристалния силиций, аморфният силиций няма правилна кристална структура. Вместо това, силиконовите атоми са подредени на случаен принцип. За производството това означава, че аморфният силиций може да се отложи върху повърхност - по-прост и по-евтин процес от отглеждането и рязането на силиконови кристали.
Аморфният силиций сам по себе си е по-малко ефективен при превръщането на слънчевата светлина в електричество. Това обаче има ползата от по-евтиното производство. Тази по-ниска цена и гъвкавост при вида на материалите, върху които може да се отлага аморфният силиций, са няколко важни предимства.
С хетерофункционални слънчеви клетки конвенционалната кристална силициева вафла има аморфен силиций, отложен върху предната и задната й повърхност. Това води до няколко слоя тънка филмова слънчева енергия, които абсорбират допълнителни фотони, които в противен случай не биха се уловили от средната кристална силициева вафла.
Диаграма на хетерофункционална клетка
Как хетероюнкционните слънчеви клетки увеличават ефективността
Слънчевата клетка е направена от тънък материал, който улавя част от слънчевата светлина, която я удря. Това обаче не е напълно непрозрачно. Някои слънчеви лъчи ще преминат точно през клетката, а някои също ще отскочат от повърхността.
Хетерофункционалната слънчева технология се възползва от това, като изгражда слънчев панел от три различни слоя фотоволтаичен материал. Средният слой от монокристален силиций прави по-голямата част от работата по превръщането на слънчевата светлина в електричество.
Има горен слой от аморфен тънкослоен силиций, който улавя малко слънчева светлина, преди да удари кристалния слой, а също така грабва малко слънчева светлина, която се отразява от слоевете отдолу. Много е тънка, толкова голяма част от слънчевата светлина минава точно през. Но дори и да е така, той генерира достатъчно допълнително електричество, за да направи добавените разходи полезни.
На гърба на кристалния силиций е друг тънкослоен слой. Той улавя слънчевата светлина, която преминава през първите два слоя. Ако панелът е дизайн на стъкло върху стъкло с прозрачен заден панел, този заден тънкослоен слой ще добави значително количество електричество поради слънчевата светлина, която се отразява от земята.
Чрез изграждането на панел от сандвич от три различни фотоволтаични слоя, хетероюкционният слънчев панел може да достигне ефективност от 21% или по-висока. Това е сравнимо с панелите, които използват различни технологии за постигане на висока производителност.
Предимства на хетерофункционалната слънчева енергия
Основните предимства на хетерофункционалните слънчеви клетки пред конвенционалните клетки от кристален силиций са:
По-висока ефективност
Потенциално по-ниска цена в сравнение с други технологии, използвани за подобряване на производителността, като например PERC
По-нисък температурен коефициент (подобрена работа при високи температури)
Ефективността на хетеро-съединителните панели в момента на пазара варира от 19,9% до 21,7% при най-новите HJT панели от REC Solar. Въпреки че това не е най-високото на пазара - настоящият шампион са Maxeon клетките, предлагани от SunPower, които достигат до 22,7% ефективност - това е значително подобрение в сравнение с конвенционалните монокристални клетки.
В допълнение, другите технологии, използвани от производителите за постигане на много висока ефективност, могат да бъдат по-скъпи. Например Maxeon клетките на SunPower използват дебел меден блок на гърба на всяка клетка. Въпреки че този подход помага на Maxeon клетките да бъдат най-ефективните клетки в момента на пазара, използването на толкова много мед не е евтино.
За сравнение, аморфният силиций е сравнително евтина технология. Въпреки че този тип тънкослойни слънчеви лъчи не са почти толкова ефективни, колкото кристалния силиций, той се възползва от сравнително просто производство. Като изискват по-малко стъпки на производство в сравнение с други технологии, хетеро-съединителните панели имат потенциал да бъдат рентабилни от другите видове.
И накрая, HJT панелите може да имат предимство, когато става въпрос за високотемпературни характеристики. Слънчевите панели са по-малко ефективни при високи температури. Това е добре известно явление - всъщност температурните характеристики са посочени в листа с данни на всеки слънчев панел. Потърсете цифри на температурния коефициент и стойности на мощността PTC, NOCT или CEC .
Едно от предимствата на тънкослойната слънчева енергия обаче е, че тя има по-добър температурен коефициент от кристалния силиций. Това означава, че високите температури имат по-малко влияние върху тънкослойния конвенционален монокристален или поликристален силиций.
С два слоя тънкослоен силиций, хетеро-съединителните панели печелят предимство пред конвенционалните слънчеви панели, когато става въпрос за поддържане на висока производителност при повишаване на температурата.
