Avots: thesolarnerd.com
Saules paneļa efektivitāte norāda uz to, cik daudz saules paneļa pārvērš elektrībā. Jo augstāka efektivitāte, jo vairāk elektrības no paneļa iegūsit par tādu pašu gaismas daudzumu. Jumta izvietošanai ar ierobežotu vietu tas var būt ļoti svarīga īpašība.
Efektivitāte gadu gaitā ir arvien pieaugusi, jo ražotāji arvien meklē veidus, kā izspiest vairāk elektrības no tāda paša saules gaismas daudzuma. Bet, sasniedzot katras tehnoloģijas robežas, zinātniekiem un inženieriem ir jāiekļūst viņu viltībā, lai atrastu jaunus veidus, kā saglabāt efektivitāti.
Viena no jaunākajām tehnoloģijām, kas atrod ceļu uz saules enerģijas paneļu tirgu, ir heterojunkcijas saules baterijas. Kamēr Panasonic dažus gadus ir izmantojusi šo tehnoloģiju ar saviem HIT paneļiem, heterojunkācijas tehnoloģijas patentu termiņš beidzās 2010. gadā, un arvien vairāk ražotāju sāk to ieviest savos izstrādājumos.
Kas ir heterojunkcijas saule?
Hetereojunkcijas saules baterijas vienā šūnā apvieno divas dažādas tehnoloģijas: kristāliska silīcija elementu, kas atrodas starp diviem amorfā “plānas plēves” silīcija slāņiem. Kopā lietojot, šīs tehnoloģijas ļauj novākt vairāk enerģijas, salīdzinot ar abu tehnoloģiju izmantošanu atsevišķi.
Visizplatītākais saules paneļu tips tiek izgatavots ar kristālisko silīciju - vai nu monokristālisku, vai polikristālisku. Silīcija kristāli tiek sadalīti blokos un pēc tam sagriezti plānās loksnēs, bieži izmantojot rombveida stieples zāģi, veidojot atsevišķas šūnas.
Retāk sastopams fotoelementu tips ir plāna plēve, kas izgatavota no dažādiem materiāliem, no kuriem viens ir amorfs silīcijs. Atšķirībā no kristāliskā silīcija, amorfam silīcijam nav regulāras kristāliskas struktūras. Tā vietā silīcija atomi tiek sakārtoti nejauši. Ražošanai tas nozīmē, ka amorfu silīciju var nogulsnēt uz virsmas - tas ir vienkāršāks un lētāks process nekā silīcija kristālu audzēšana un griešana.
Pats par sevi amorfs silīcijs nav tik efektīvs, lai pārvērstu saules gaismu elektrībā. Tomēr tas dod labumu no lētākas ražošanas. Šīs zemās izmaksas un elastība to materiālu tipā, uz kuriem var nogulsnēt amorfu silīciju, ir dažas svarīgas priekšrocības.
Ar heterojunkcijas saules baterijām parastajam kristāliskajam silīcija vafelim uz priekšējās un aizmugurējās virsmas ir nogulsnēts amorfs silīcijs. Rezultātā veidojas pāris slāņi plānas plēves saules, kas absorbē papildu fotonus, kurus citādi vidējā kristāliskā silīcija vafeļa dēļ neuztvertu.
Heterojunkcijas šūnas diagramma
Kā heterojunkcijas saules baterijas palielina efektivitāti
Saules baterija ir izgatavota no plāna materiāla, kas uztver nelielu daļu saules gaismas, kas tam nonāk. Tomēr tas nav pilnīgi necaurspīdīgs. Daži saules stari iet caur kameru, un daži arī atlec no virsmas.
Saules tehnoloģija Heterojunction izmanto šo priekšrocību, izveidojot saules paneli no trim dažādiem fotoelektriskā materiāla slāņiem. Monokristāliskā silīcija vidējais slānis lielāko daļu darba padara saules gaismas pārvēršanu elektrībā.
Ir augšējais amorfā plānslāņa silīcija slānis, kas uztver nelielu saules gaismu, pirms tas sasniedz kristālisko slāni, un tas arī satver nedaudz saules gaismas, kas atstarojas no zemāk esošajiem slāņiem. Tas ir ļoti plāns, tāpēc liela daļa saules gaismas iziet cauri. Bet pat tad tas rada pietiekami daudz papildu elektrības, lai pievienotās izmaksas būtu vērts.
Kristāliskā silīcija aizmugurē ir vēl viens plānslāņa slānis. Tas uztver saules gaismu, kas iziet cauri pirmajiem diviem slāņiem. Ja panelis ir stikla uz stikla dizains ar caurspīdīgu aizmugurējo paneli, šis aizmugures plānslāņa slānis pievienos ievērojamu daudzumu elektrības saules gaismas dēļ, kas atstarojas no zemes.
Izveidojot paneli no trīs dažādu fotoelektrisko slāņu sviestmaizes, heterojunkcijas saules panelis var sasniegt 21% vai lielāku efektivitāti. Tas ir salīdzināms ar paneļiem, kas izmanto dažādas tehnoloģijas, lai sasniegtu augstu veiktspēju.
Saules heterojunkcijas priekšrocības
Galvenās heterokompensācijas saules bateriju priekšrocības salīdzinājumā ar parastajiem kristāliskā silīcija elementiem ir:
Augstāka efektivitāte
Potenciāli zemākas izmaksas salīdzinājumā ar citām tehnoloģijām, kuras tiek izmantotas veiktspējas uzlabošanai, piemēram, PERC
Zemāks temperatūras koeficients (uzlabota veiktspēja augstās temperatūrās)
Pašlaik tirgū esošo heterojunkciju paneļu efektivitāte svārstās no 19,9% līdz 21,7%, izmantojot jaunākos REC Solar HJT paneļus. Lai gan tas nav augstākais līmenis tirgū - pašreizējais čempions ir SunPower piedāvātās Maxeon šūnas, kuru efektivitāte sasniedz pat 22,7%, tas ir būtisks uzlabojums salīdzinājumā ar parastajām monokristāliskajām šūnām.
Turklāt citas tehnoloģijas, kuras ražotāji izmanto, lai sasniegtu ļoti augstu efektivitāti, var būt dārgākas. Piemēram, SunPower Maxeon šūnās tiek izmantots biezs vara bloks katras šūnas aizmugurē. Lai gan šī pieeja palīdz Maxeon šūnām būt visefektīvākajām šūnām, kas šobrīd tiek piedāvātas tirgū, tik daudz vara izmantošana nav lēta.
Salīdzinājumam - amorfs silīcijs ir salīdzinoši lēta tehnoloģija. Kaut arī šāda veida plānslāņu saules baterijas nav tikpat efektīvas kā kristāliskais silīcijs, tas gūst labumu no salīdzinoši vienkāršas ražošanas. Pieprasot mazāk ražošanas posmu nekā citām tehnoloģijām, heterokompānijas paneļi var būt rentabli nekā citi.
Visbeidzot, HJT paneļiem var būt priekšrocība, ja runa ir par veiktspēju augstā temperatūrā. Saules paneļi ir mazāk efektīvi augstās temperatūrās. Šī ir plaši pazīstama parādība - faktiski temperatūras rādītāji ir norādīti jebkura saules paneļa tehnisko datu lapā. Meklējiet temperatūras koeficienta skaitļus un PTC, NOCT vai CEC jaudas rādītājus .
Tomēr viena plānas kārtiņas saules priekšrocība ir tā, ka tai ir labāks temperatūras koeficients nekā kristāliskajam silīcijam. Tas nozīmē, ka augstām temperatūrām ir mazāka ietekme uz plānslāņa plēvi nekā parastajam monokristāliskajam vai polikristāliskajam silīcijam.
Ar diviem plānas kārtiņas silīcija slāņiem heterojunkcijas paneļi iegūst priekšrocības salīdzinājumā ar parastajiem saules paneļiem, kad ir jāuztur augsta veiktspēja, paaugstinoties temperatūrai.
