Zdroj: thesolarnerd.com
Účinnost solárního panelu se týká toho, kolik světla solární panel přemění na elektřinu. Čím vyšší je účinnost, tím více elektřiny získáte z panelu za stejné množství světla. Pro rozmístění na střeše s omezeným prostorem to může být velmi důležitá funkce.
Účinnost v průběhu let neustále stoupá, protože výrobci stále hledají způsoby, jak vytlačit více elektřiny ze stejného množství slunečního světla. Ale jakmile jsou dosaženy limity pro každou technologii, musí vědci a inženýři sáhnout po svém triku, aby našli nové způsoby, jak udržet efektivitu rostoucí.
Jednou z nejnovějších technologií, které se dostávají na spotřebitelský trh se solárními panely, jsou heterojunkční solární články. Zatímco Panasonic má tuto technologii již několik let se svými panely HIT, patenty na technologii heterojunction vypršely v roce 2010 a stále více výrobců ji zavádí do svých produktů.
Co je to heterojunkční sluneční energie
Solární články Hetereojunction kombinují dvě různé technologie do jedné buňky: krystalický křemíkový článek vložený mezi dvě vrstvy amorfního „tenkého filmu“ křemíku. Tyto technologie, které se používají společně, umožňují získat více energie ve srovnání s použitím samotné technologie.
Nejběžnější typy solárních panelů jsou vyráběny z krystalického křemíku - buď monokrystalického nebo polykrystalického. Krystaly křemíku jsou pěstovány do bloků a poté rozřezány na tenké listy, často pomocí diamantové drátové pily, aby vytvořily jednotlivé buňky.
Méně obvyklým typem fotovoltaického článku je tenký film, který je vyroben z různých materiálů, z nichž jeden je amorfní křemík. Na rozdíl od krystalického křemíku nemá amorfní křemík pravidelnou krystalickou strukturu. Místo toho jsou atomy křemíku náhodně uspořádány. Pro výrobu to znamená, že amorfní křemík může být nanesen na povrch - jednodušší a levnější proces než pěstování a řezání krycích křemíků.
Samotný amorfní křemík je méně účinný při přeměně slunečního světla na elektřinu. Výhodou je však méně nákladná výroba. Tato nižší cena a flexibilita v druhu materiálů, na které se může ukládat amorfní křemík, jsou pár důležitých výhod.
U heterojunkčních solárních článků má konvenční krystalický křemíkový plátek amorfní křemík uložený na jeho přední a zadní povrchy. Výsledkem je několik vrstev tenkovrstvé sluneční energie, která absorbuje další fotony, které by jinak nebyly zachyceny středním krystalickým křemíkovým plátkem.
Schéma heterojunkční buňky
Jak heterojunkční solární články zvyšují účinnost
Solární článek je vyroben z tenkého materiálu, který zachycuje část slunečního světla, které na něj dopadá. Není to však úplně neprůhledné. Některé sluneční světlo projde přímo buňkou a jiné se odrazí od povrchu.
Solární technologie Heterojunction to využívá tím, že vyrábí solární panel ze tří různých vrstev fotovoltaického materiálu. Střední vrstva monokrystalického křemíku dělá většinu práce přeměnou slunečního světla na elektřinu.
Je tu vrchní vrstva amorfního křemíku s tenkým filmem, který zachycuje nějaké sluneční světlo před tím, než dopadne na krystalickou vrstvu, a také popadne nějaké sluneční světlo, které se odráží od níže uvedených vrstev. Je to velmi tenké, tolik slunečního světla prochází právě skrz. Ale i tak generuje dostatek další elektřiny, aby se přidané náklady vyplatily.
Na zadní straně krystalického křemíku je další vrstva tenkého filmu. Zachycuje sluneční světlo, které prochází prvními dvěma vrstvami. Pokud je panel skelnou konstrukcí s průhledným zadním panelem, tato zadní vrstva tenkého filmu přidá značné množství elektřiny v důsledku slunečního světla, které se odráží od země.
Postavením panelu ze sendviče ze tří různých fotovoltaických vrstev může heterojunkční solární panel dosáhnout účinnosti 21% nebo vyšší. To je srovnatelné s panely, které používají různé technologie k dosažení vysokého výkonu.
Výhody heterojunkčního solárního systému
Hlavní výhody heterojunkčních solárních článků oproti konvenčním krystalickým křemíkovým článkům jsou:
Vyšší účinnost
Potenciálně nižší náklady ve srovnání s jinými technologiemi používanými ke zlepšení výkonu, jako je PERC
Nižší teplotní koeficient (zlepšený výkon při vysokých teplotách)
Účinnost heterojunkčních panelů, které jsou v současné době na trhu, se pohybuje od 19,9% do 21,7% u nejnovějších panelů HJT od společnosti REC Solar. I když to není nejvyšší na trhu - současným šampionem jsou Maxeonovy články nabízené společností SunPower, které dosahují účinnosti až 22,7% - je to významné zlepšení oproti konvenčním monokrystalickým buňkám.
Kromě toho mohou být další technologie používané výrobci k dosažení velmi vysoké účinnosti nákladnější. Například buňky Maxeon společnosti SunPower využívají tlustý blok mědi na zadní straně každé buňky. I když tento přístup pomáhá Maxeonovým buňkám být nejúčinnějšími buňkami, které jsou v současné době na trhu, použití tolika mědi není levné.
Ve srovnání, amorfní křemík je relativně levná technologie. I když tento typ tenkovrstvé solární energie není zdaleka tak účinný jako krystalický křemík, těží z relativně jednoduché výroby. Vyžadováním méně výrobních kroků než jiné technologie mají heterojunkční panely potenciál být nákladově efektivní než jiné typy.
Konečně, HJT panely mohou mít výhodu, pokud jde o výkon při vysokých teplotách. Solární panely jsou při vysokých teplotách méně účinné. Jedná se o známý jev - ve skutečnosti je teplotní výkon uveden na katalogovém listu jakéhokoli solárního panelu. Hledejte hodnoty koeficientů teploty a jmenovité hodnoty PTC, NOCT nebo CEC .
Jednou z výhod tenkovrstvé solární energie je však to, že má lepší teplotní koeficient než krystalický křemík. To znamená, že vysoké teploty mají menší dopad na tenký film, než je obvyklý monokrystalický nebo polykrystalický křemík.
Se dvěma vrstvami křemíku s tenkým filmem získají heterojunkční panely výhodu oproti konvenčním solárním panelům, pokud jde o udržení vysokého výkonu při zvyšování teploty.
