Forrás: thesolarnerd.com
A napelemek hatékonysága arra utal, hogy a napelemek mennyi fényt konvertálnak villamos energiává. Minél nagyobb a hatékonyság, annál több áramot kap a paneltől ugyanolyan mennyiségű fény. A korlátozott helyű tetőtéri telepítésnél ez nagyon fontos tulajdonság lehet.
A hatékonyság az évek során folyamatosan emelkedett, amikor a gyártók egyre inkább megtalálják a módját, hogy miként lehetne több energiát kinyomtatni az azonos mennyiségű napfényből. Mivel azonban az egyes technológiák korlátait elérik, a tudósoknak és a mérnököknek trükkökzsákba kell jutniuk, hogy új módszereket találjanak a hatékonyság növekedésének fenntartására.
Az egyik legújabb technológia, amely megtalálta az utat a fogyasztói napelemek piacán, a heterojunction napelemek. Míg a Panasonic már néhány éve használja ezt a technológiát a HIT-panelekkel, a heterojunkciós technológiára vonatkozó szabadalmak 2010-ben lejártak, és egyre több gyártó kezdi alkalmazni ezt a terméket saját termékeiben.
Mi az a napkollektor?
A hetereoüzemi napelemek két különböző technológiát kombinálnak egy cellába: egy kristályos szilíciumcellát, amely két amorf „vékony film” szilikon réteg között van elhelyezve. Ezek a technológiák együttesen felhasználva több energiát tudnak betakarítani, összehasonlítva mindkét technológiával önmagában.
A leggyakoribb napelemek kristályos szilíciummal készülnek - akár monokristályos, akár polikristályos. A szilikonkristályokat blokkokká osztják, majd vékony lemezekké vágják, gyakran gyémánt drótfűrész segítségével, hogy egyedi cellákat képezzenek.
A fotovoltaikus cellák kevésbé gyakori típusa a vékony film, amelyet különféle anyagokból készülnek, amelyek közül az egyik amorf szilícium. A kristályos szilíciumtól eltérően az amorf szilíciumnak nincs szabályos kristályszerkezete. Ehelyett a szilícium-atomok véletlenszerű sorrendben vannak rendezve. A gyártáshoz ez azt jelenti, hogy az amorf szilícium felületen lerakódhat - ez egyszerűbb és olcsóbb eljárás, mint a szilícium kristályok termesztése és darabolása.
Önmagában az amorf szilícium kevésbé hatékony a napfény villamos energiává történő átalakításában. Ennek előnye azonban, hogy a kevésbé költséges gyártást. Ez az alacsony költség és rugalmasság azon anyagok típusában, amelyekre amorf szilícium rakható fel, néhány fontos előnye.
Heterojunkciós napelemekkel a hagyományos kristályos szilícium ostya elülső és hátulsó felületén amorf szilícium található. Ennek eredményeként pár réteg vékonyrétegű napelemet kap, amely extra fotonokat szív fel, amelyeket egyébként nem kaphatna meg a középső kristályos szilícium ostya.
A heterojunkciós sejt diagramja
Hogyan növelik a heterojunkciós napelemek hatékonyságát?
A napelem egy vékony anyagból készül, amely elfogja a napfény bizonyos részét, amely eltalálja azt. Ez azonban nem teljesen átlátszatlan. Néhány napfény közvetlenül áthalad a cellán, mások szintén lepattannak a felszínről.
A Heterojunction napelemes technológiája kihasználja ezt az előnyt, ha napelemet épít a három különféle fotovoltaikus anyag rétegből. A monokristályos szilícium középső rétege elvégzi a napfény elektromosá történő átalakítását.
Van egy felső réteg amorf vékonyréteg-szilíciumot, amely megragad bizonyos napfényt, mielőtt elérné a kristályos réteget, és megragad egy kis napfényt is, amely visszatükröződik az alábbi rétegekről. Nagyon vékony, a napfény nagy része áthalad. De még így is, elegendő mennyiségű további villamos energiát termel, hogy a hozzáadott költség megéri.
A kristályos szilícium hátoldalán egy másik vékony filmréteg van. Rögzíti az első két rétegen áthaladó napfényt. Ha a panelek üveg-üveg szerkezetű, átlátszó hátsó panellel, akkor ez a hátsó vékonyréteg-réteg jelentős mennyiségű villamos energiát termel a földről visszatükröződő napfény miatt.
Ha egy panelt három különböző fotoelektromos rétegből álló szendvicsből építenek, a heteró funkciós napelemek 21% -os vagy annál nagyobb hatékonyságot érhetnek el. Ez hasonló a panelekhez, amelyek különböző technológiákat használnak a nagy teljesítmény elérése érdekében.
A napenergia heterojunkciójának előnyei
A heterojunkciós napelemek fő előnye a hagyományos kristályos szilícium cellákkal szemben:
Nagyobb hatékonyság
Potenciálisan alacsonyabb költségek a teljesítmény javítását szolgáló más technológiákhoz, például a PERC-hez képest
Alacsonyabb hőmérsékleti együttható (jobb teljesítmény magas hőmérsékleten)
A jelenleg forgalomban lévő heterojunkált panelek hatékonysága 19,9% és 21,7% között mozog, a REC Solar legújabb HJT panelei esetén. Noha ez nem a legmagasabb a piacon - a jelenlegi bajnok a SunPower által kínált Maxeon cellák, amelyek elérik a 22,7% -os hatékonyságot -, ez jelentős javulás a hagyományos monokristályos cellákhoz képest.
Ezenkívül a gyártók által a nagyon magas hatékonyság elérése érdekében alkalmazott egyéb technológiák költségesebbek lehetnek. Például a SunPower Maxeon cellái vastag réztömböt használnak az egyes cellák hátoldalán. Noha ez a megközelítés segíti a Maxeon cellákat, hogy a piacon jelenleg a leghatékonyabb cellák legyenek, sok réz felhasználása nem olcsó.
Összehasonlításképpen, az amorf szilícium viszonylag olcsó technológia. Noha ez a fajta vékonyrétegű napenergia közel sem olyan hatékony, mint a kristályos szilícium, ennek előnye a viszonylag egyszerű gyártás. Azáltal, hogy kevesebb gyártási lépést igényel, mint a többi technológiánál, a heterófunkciós panelek költséghatékonyak lehetnek, mint más típusúak.
Végül, a HJT paneleknek előnye lehet a magas hőmérsékleti teljesítmény szempontjából. A napelemek kevésbé hatékonyak magas hőmérsékleten. Ez egy közismert jelenség - a hőmérsékleti teljesítményt minden napelem adatlapján felsorolják. Keresse meg a hőmérsékleti együtthatókat és a PTC, NOCT vagy CEC teljesítményértékeket .
A vékonyrétegű napenergia egyik előnye azonban, hogy jobb hőmérsékleti együtthatóval rendelkezik, mint a kristályos szilícium. Ez azt jelenti, hogy a magas hőmérsékletek kevésbé befolyásolják a vékonyréteget, mint a hagyományos monokristályos vagy polikristályos szilícium.
Két rétegű vékonyrétegű szilikonnal a heterojunk panelek előnyhöz jutnak a hagyományos napelemekkel szemben, amikor a hőmérséklet emelkedésével magas teljesítményt kell fenntartani.
