Naujausios 2022 m. saulės baterijų plokščių technologijos

Per pastaruosius dvejus metus įvyko tam tikras sprogimas naujų saulės energijos technologijų srityje – pristatytos naujos kartos įvairių pažangių fotovoltinių elementų konstrukcijų novatoriškos plokštės, padedančios padidinti našumą, sumažinti galios sumažėjimą ir pagerinti patikimumą. Nors daug gamintojų pradėjo naudoti kai kuriuos naujausius pasiekimus, įskaitant mikrošynas ir betarpių elementų struktūrą, kitos inovacijos ir deriniai dar yra visai nauji. Šiame straipsnyje paaiškiname, kaip šios naujos saulės elementų technologijos padidina našumą, pagerina bendrą našumą ir pailgina saulės baterijų plokščių eksploatavimo trukmę.

 

1. Naujausia saulės fotovoltinių elementų technologija

Daugelis plokščių gamintojų siūlo daugybę įvairių modelių, įskaitant įprastus bazinės komplektacijos variantus ir pažangesnes didelio našumo versijas, kuriose įgyvendintos naujos technologijos, pvz., didelio tankio elementai, mikrolaidų šynos ir galinės pusės pasyvavimas. Toliau pateikiamas naudojamų pirmaujančių fotovoltinių elementų technologijų sąrašas:

• HJT – įvairialytės sandūros elementai;
• „TOPCon“ – tuneliavimą užtikrinančio oksido pasyvintasis kontaktas;
• betarpiai elementai (angl. Gapeless Cells) – didelio tankio elementų konstrukcija;
• PERC – elementas su pasyvuotojo emiterio ir užpakaliniu paviršiais;
• daugiašynė jungtis (angl. Multi Busbar) – daugiajuostės mikrolaidinės šynos;
• padalytieji elementai (angl. Split cells) – pusiau ar į tris dalis perpjauti elementai;
• juostiniai elementai (angl. Shingled Cells) – daygybė persidenčiančių elementų;
• IBC –  integruoto galinio kontakto elementai.

 

Šios naujovės ir toliau išsamiau paaiškintos naujovės siūlo įvairius našumo patobulinimus, atsparumą šešėlio poveikiui ir didesnį patikimumą, todėl daugelis gamintojų siūlo iki 25 metų gaminių garantijas bei 25–30 metų eksploatacinių savybių garantijas. Tačiau prieš investuojant į saulės baterijų plokščių įrengimą verta daugiau sužinoti apie visas naujas plokštes. Mūsų kokybiškų saulės baterijų plokščių apžvalgoje mes paaiškiname, kaip išsirinkti patikimą saulės baterijų plokštę, ir toliau nurodome gamintojus, kurie gamina geriausios kokybės rinkoje parduodamas plokštes.

 

2. Pažangiausios saulės baterijų plokštės

Toliau pateikiame pažangiausių, šiuo metu parduodamų, saulės baterijų plokščių, įvertintų pagal fotovoltinių elementų technologiją, našumo patobulinimus, eksploatacines savybes ir naujoves, sąrašą. Našiausios saulės baterijų plokštės nurodytos mūsų išsamioje saulės baterijų plokščių našumo apžvalgoje.

Didžiausio našumo saulės baterijų plokščių detalizacija pagal elemento tipą ir technologiją

 

* Pirmaujantis modelis, kuriame naudojami pažangiausi šiuo metu gamintojo siūlomi fotovoltiniai elementai

HJT = įvairialytės sandūros elementai,

MBB = daugiašynės jungtys, be tarpų = didelio tankio elementai,

lig. galiu = galiu legiruotas silicis, p. perpj. = pusiau perpjauti elementai,

 IBC = integruoto galinio kontakto elementai.

 

3. Saulės baterijų plokščių našumas

Saulės baterijų plokščių našumas yra vienas iš kelių svarbių veiksnių ir priklauso tiek nuo fotovoltinių elementų tipo, tiek ir nuo saulės baterijų plokštės technologijos. Vidutinis plokštės našumas pastaraisiais metais gerokai išaugo nuo maždaug 15 proc. iki daugiau kaip 20 proc., nes gamintojai pradėjo integruoti naujausias elementų technologijas ir naujoves. Straipsnyje apie našiausias saulės baterijų plokštes rasite daugiau informacijos apie metodus, kuriuos naudoja gamintojai siekdami padidinti našumą.

 

Šiuo metu pasaulyje našiausios saulės baterijų plokštės gaminamos naudojant IBC (integruoto galinio kontakto) N tipo monokristalinius silicio elementus ir jų našumo lygis viršija 22 proc. Neigiamas aspektas yra tai, kad IBC N tipo elementų gamyba yra brangiausia, nors didesnes pirmines išlaidas dažnai nusveria padidintas našumas, geresnės eksploatacinės savybės aukštesnėje temperatūroje ir mažiausias šviesos sukeltas galios sumažėjimas (LID), taigi daug didesnė energijos išeiga per visą plokštės eksploatavimo trukmę. „Sunpower“ ir SPIC yra du pirmaujantys gamintojai, savo plokštėse naudojantys N tipo IBC elementus. Tačiau naujausiose REC, „Panasonic“ ir „Canadian Solar“ plokštėse naudojami labai našūs N tipo įvairialytės sandūros (HJT) elementai, pasižymintys itin mažu galios temperatūriniu koeficientu, o tai reiškia, kad tam tikromis sąlygomis jos gali pranokti N tipo IBC elementus.

Pagal naujausius duomenis, našiausių saulės baterijų plokščių TOP5 yra:

• „SunPower“ „Maxeon 3“ – 22,8 proc. našumo
• „Canadian Solar“ CS6R-MS – 22,5 proc. našumo
• „REC Group“ „Alpha Pure R“ – 22,3 proc. našumo
• SPIC „Andromeda 2.0“ – 22,3 proc. našumo
• „Q Cells“ Q.TRON G1 – 22,3 proc. našumo

 

Visą našiausių saulės baterijų plokščių sąrašą rasite čia: našiausias saulės baterijų plokščių sąrašas.

 

4. Veikimas aukštoje temperatūroje

Galios temperatūrinis koeficientas tai prarandamos galios kiekis didėjant elemento temperatūrai. Visi saulės elementai ir plokštės įvertintos standartinėmis bandymo sąlygomis (25 °C temperatūroje), ir jų išėjimo galia lėtai mažėja didėjant elementų temperatūrai. Paprastai elementų temperatūra yra 20–35 °C aukštesnė už aplinkos oro temperatūrą, o tai reiškia, kad vardinė išėjimo galia sumažėja 8–14 proc.

Galios temperatūrinių koeficientų palyginimas (svarbu: kuo šis rodiklis yra mažesnis, tuo didesnis našumas):

• Polikristaliniai elementai: 0,4–0,43 proc./°C.
• Monokristaliniai elementai: 0,35–0,40 proc./°C.
• Monokristaliniai integruoto galinio kontakto (IBC) elementai: 0,29–0,31 proc./°C.
• Monokristaliniai įvairialytės sandūros (HJT) elementai: 0,25–0,27 proc./°C.

 

5. PERC – pasyvuotieji elementai

Per pastaruosius kelerius metus daugelis gamintojų pradėjo rinktis PERC technologiją gamindami tiek monokristalinius, tiek polikristalinius elementus. PERC reiškia elementą su pasyvuotojo emiterio ir galiniais paviršiais (angl. „Passived Emitter and Rear Cell“), kurio struktūra yra pažangesnė, nes galinėje elemento pusėje naudojami papildomi sluoksniai, sugeriantys daugiau šviesos fotonų ir didinantys bendrą „kvantinį našumą“. Įprasta PERC technologija tai vietinis Al-BSF – vietinis aliumininio viršutinio paviršiaus laukas (žr. toliau pateiktą paveikslą). Tačiau buvo sukurti keli kiti variantai, pvz., PERT (elementas su pasyvuotojo emiterio ir visiškai išsklaidytu galiniu paviršiumi) ir PERL (elementas su pasyvuotojo emiterio ir galiniu lokaliai išsklaidytu elementu).

 

PERC galinis sluoksnis ir vietinis AI-BSF (liet. aliuminio viršutinio paviršiaus laukas).

Šaltinis: „LONGi Solar“

 

Įsidėmėtina, kad:

• „Q Cells“ buvo pirmasis gamintojas, kuris pradėjo taikyti PERC technologiją gamindamas daugiakristalinius elementus, ir savo PERC modulių asortimentui naudojo pavadinimą „Q.antum“.
• „Jinko Solar“ neseniai pasiekė saulės elektrinių našumo rekordą – monokristalinio N tipo PERC elemento 24,79 proc. našumą.
• Monokristaliniai PERC elementai dabar yra populiariausias ir našiausias elementų tipas, nes dauguma gamintojų, įskaitant „Winaico“, „Trina Solar“, „Q Cells“, „LONGi Solar“, „Jinko Solar“,„Risen“ ir „JA Solar“, dabar naudoja PERC elementų konstrukciją.

 

6. Daugiašynės jungtys (MBB)

Maži sidabrinės spalvos metaliniai dygiai kiekviename elemente perduoda srovę šynoms. Visai neseniai daugelis gamintojų vietoje tradicinių juostinių šynų pradėjo naudoti daugialaides šynas (MBB).

 

Šynos tai kiekviename elemente nutiesti ploni laidai arba juostelės, kurias galima pamatyti daugumoje saulės baterijų plokščių. Šynos atlieka dvi pagrindines funkcijas: jos surenka elektronus iš mažų metalinių dygių ant elementų paviršiaus ir sujungia elemento priekinę pusę su galine gretimo elemento puse, sukurdamos grandinę visoje plokštėje. Kadangi fotovoltiniai elementai tapo našesni, jie pradėjo generuoti didesnę srovę, ir pastaraisiais metais dauguma gamintojų vietoje 4 ar 5 standartinių juostinių šynų pradėjo naudoti 9 ar daugiau daugialaidžių šynų (MBB). Kai kuriuose didesnio formato elementuose, pvz., „Trina Solar“ sukurtuose 210 mm elementuose, yra 12 šynų, o REC „Alpha“ serijos plokščių elementuose yra įspūdingas 16 mikrošynų skaičius.

 

Daugiašynė jungtis palyginti su standartine juostine šyna atsiradus mikroįtrūkimams.

Šaltinis: „Trina Solar“

 

Papildomas daugišynės jungties privalumas yra tas, kad jei dėl smūgio, didelių apkrovų ar ant plokščių vaikštančių žmonių atsiranda elemento mikroįtrūkimas, daugiaušynė jungtis sumažina įtrūkimo (-ų) virtimo perkaitusia vieta tikimybę, nes ji suteikia alternatyvius kelius srovei tekėti.

LG buvo pirmasis gamintojas, pradėjęs naudoti apvalias mikrolaidines šynas „Neon 2“ serijos plokštėse. LG pavadino tai „Cello“ technologija, kuri reiškia „elementų sujungimą esant mažiems elektros nuostoliams, mažam įtempiui ir didesnei optinei sugerčiai“. Paprastai kalbant, „Cello“ tai daugialaidžių jungčių technologija, mažinanti elektrinę varžą ir didinanti našumą.

 

7. Padalytieji moduliai su pusiau perpjautais elementais

Saulės baterijų plokščių padalinimo pavyzdžiai

 

Per pastaruosius kelerius metus dauguma pirmaujančių gamintojų vietoje tradicinių viso dydžio kvadratinių elementų pradėjo naudoti pusiau perpjautus arba pusinius elementus. Kvadratiniai elementai lazeriu perpjaunami per pusę ir surenkami į dvi elementų grupes (viršutinę ir apatinę), kurios veikia kartu lygiagrečiai. Ši elementų konfigūracija turi daug privalumų, įskaitant didesnį našumą dėl mažesnių šynų varžinių nuostolių, nes kiekviena elementų grupė veikia esant tokiai pačiai įtampai, bet pusei srovės. Dėl mažesnės srovės taip pat sumažėja elementų darbinė temperatūra, ir tai leidžia sumažinti perkaitusių  vietų susidarymo dėl lokalizuoto pavėsio, nešvarumų ar elementų pažeidimo galimybę bei daromą neigiamą poveikį. Be to, kadangi kiekviena elementų grupė yra perpus mažesnė, šynų atstumas sumažėja perpus, o tai reiškia, kad gali būti naudojamos mažesnės šynos, todėl sumažėja dėl pavėsio patiriami šynų nuostoliai ir padidėja našumas.

Visai neseniai keli gamintojai, pvz., „Trina Solar“, pradėjo gaminti ypač didelius 210 mm kvadratinius elementus, kuriuos galima supjaustyti į tris dalis ir kurie yra žinomi kaip į tris dalis perpjauti (angl. 1/3-cut) elementai. Šie didelio formato elementai naudojami didelės galios plokštėms iki 600 W gaminti.

 

Vienas didžiausių padalytųjų elementų plokščių pranašumų pasireiškia tada, kai plokštės yra iš dalies pavėsyje / šešėlyje. Jei viršutinė arba apatinė plokštės dalis yra pavėsyje, tai neturi įtakos pavėsio nepaveiktos dalies veikimui. Taip yra dėl to, kad dvi dalys arba elementų grupės yra sujungtos lygiagrečiai ir veikia panašiai kaip dvi mažos atskiros plokštės. Esant daliniam pavėsiui viršutinėje arba apatinėje dalyje įtampa yra palaikoma, o srovė sumažinama 50 proc., todėl iš dalies pavėsyje esanti sistema veikia daug geriau.

Siekiant padidinti našumą ir pagerinti eksploatacines savybes dalinio pavėsio sąlygomis padalytųjų elementų plokštėse naudojami pusiau perpjauti saulės elementai.

 

8. Juostiniai elementai

 

„SunPower“ P serijos juostinio saulės elemento konstrukcija.

Šaltinis: „Sunpower“

 

Juostiniai elementai tai vis populiarėjanti technologija, kai persidengiančios plonos elementų juostos gali būti montuojamos horizontaliai arba vertikaliai per visą plokštę. Juostiniai elementai gaminami lazeriu perpjaunant įprastą viso dydžio elementą į 5 arba 6 juosteles ir sudedant jas kartu, kad susidarytų juostinė konfigūracija, kurios galinė pusė tepama jungiamaisias klijais. Nedidelis kiekvienos elementų juostos persidengimas slepia elementų juostas jungiančią šyną. Dėl šios unikalios konstrukcijos apimama daugiau plokštės paviršiaus ploto, kadangi nereikia naudoti priekinių šoninių šynų jungčių, kurios iš dalies užtemdo elementą, taigi didėja plokštės našumas, panašiai kaip ir IBC elementų atveju.

Juostinės saulės baterijų plokštės gamybos žingsniai

 

Kitas privalumas yra tai, kad ilgi juostiniai elementai paprastai yra sujungti lygiagrečiai, o tai stipriai sumažina pavėsio / šešėlio poveikį, nes kiekvienas ilgas elementas veikia veiksmingai ir nepriklausomai. Be to, juostinių elementų gamyba yra gana pigi, todėl jie gali būti labai ekonomiškas didelio našumo pasirinkimas, ypač jei kyla problemų dėl dalinio pavėsio. „Seraphim“ buvo vienas pirmųjų gamintojų, išleidusių savo didelio našumo „Eclipse“ serijos plokštes panaudojęs juostinių elementų modulius. „SunPower“ P serija yra ekonomiškiausia „SunPower“ plokštė, skirta visų pirma stambioms elektrinėms. Kiti žinomi gamintojai, gaminantys saulės baterijų plokštes iš juostinių elementų:  „Hyundai“, „Yingli Solar“ ir „ZNshine“.

 

9. Didelio tankio elementai

Didelio tankio saulės modulio pavyzdys

 

Siekdami dar labiau padidinti plokščių našumą, gamintojai pradėjo taikyti metodus, kad nebeliktų vertikalių tarpų tarp elementų. Pašalinus standartinius vertikalius 2–3 mm tarpus tarp elementų, daugiau bendro plokštės paviršiaus ploto gali sugerti saulės šviesą ir tokiu būdu generuoti energiją, o tai savo ruožtu padidina bendrą plokštės našumą. Tai gali atrodyti kaip gana paprasta modifikacija, tačiau mažas tarpelis suteikia vietos šynoms susilenkti ir sujungti elementus nuo vieno elemento priekinės pusės iki gretimo elemento galinės pusės.

Sumažinti elementų tarpai, siekiant padidinti elementų tankį.

Šaltinis: „Trina Solar“.

 

Kuriami keli būdai, kaip sumažinti arba panaikinti tarpą tarp elementų, o dažniausiai tarpai tiesiog sumažinami nuo maždaug 2 mm iki 0,5 mm, nes reikia palikti šiek tiek vietos, kad šynos galėtų susijungti. Tradicinėms didelėms juostinėms šynoms reikėjo kelių milimetrų erdvės, kad jos galėtų susilenkti tarp priekinės ir galinės elementų pusių. Tačiau perėjimas prie daug mažesnių daugiašynių jungčių leido stipriai sumažinti tarpą. Pavyzdžiui, kad tai pasiektų, „JinkoSolar“ sukūrė technologiją, kurią bendrovė vadina „Tiling Ribbon“ (liet. iš dalies persidengiančios elementų juostos) arba TR elementais. Taikant „Tiling Ribbon“ technologiją nebelieka tarpo tarp elementų, ir elementai šiek tiek persidengia naudojant suspaudžiamojo sujungimo metodą. „Tiling Ribbon“ elementai taip pat stipriai sumažina reikalingo lydmetalio kiekį, taigi sumažėja reikiamo sidabro kiekis ir plokštės tampa pigesnės ir ekologiškesnės. Kaip tai atrodo, matime žemiau pateiktame paveiksle:

 

 

 

Našumo didinimas naudojant „Tiling Ribbon“ (liet. iš dalies persidengiančių elementų juostų) elementų technologiją, kad būtų pašalintas tarpas tarp elementų.

Šaltinis: „Jinko“

 

10. IBC elementų technologija

IBC arba integruoto galinio kontakto (angl. Interdigitated Back Contact) elementuose yra 30 ar daugiau laidininkų tinklelis, integruotas galinėje elemento pusėje, skirtingai nuo tradicinių elementų, kuriuose yra 5–6 didelės matomos juostinės šynos ir keli dygiai priekinėje elemento pusėje. Akivaizdžiausia problema, susijusi su įprastesne priekinėje pusėje esančių atvirų šynų konstrukcija, yra ta, kad elementas iš dalies užtemdomas ir dalis šviesos fotonų atsispindi, o tai sumažina našumą. Su IBC elementais šios problemos išvengiama, be to, elementai atrodo daug „švaresni“, nes juose nėra atvirų šynų. IBC silicio elementai yra ne tik našesni, bet ir daug stipresni nei įprastiniai elementai, nes užpakaliniai sluoksniai sustiprina visą elementą ir padeda išvengti mikroįtrūkimų, kurie ilgainiui gali sukelti gedimą.

 

11. N tipo saulės elementų technologija

Nors saulės energijos pramonėje daug kalbama apie PERC elementus ir dvipuses plokštes, našiausia ir patikimiausia technologija vis dar yra N tipo monokristaliniai elementai. Pirmojo tipo saulės elementuose, kuriuos 1954 m. sukūrė „Bell“ laboratorija, buvo naudojama N tipo legiruoto silicio plokštelė, tačiau laikui bėgant ekonomiškesnis P tipo silicis tapo dominuojančia elementų sudėtine dalimi, kai 2017 m. daugiau kaip 80 proc. pasaulinės rinkos naudojo P tipo elementus. Kadangi didelis kiekis ir mažos sąnaudos yra pagrindinės P tipo silicio naudojimo priežastys, tikimasi, kad N tipas taps populiaresnis, nes gamybos sąnaudos toliau mažės, o našumas didės.

 

11.1. „TOPCon“ saulės elementai

„TOPCon“ reiškia elektronų tuneliavimą užtikrinančio oksido pasyvintąjį kontaktą ir yra labiau pažengusio N tipo silicio konstrukcija, leidžianti sumažinti elemento vadinamuosius rekombinacijos nuostolius, o tai savo ruožtu didina elemento našumą. Dėl daugybės veiksnių saulės elemente vyksta keletas nuostolių, dėl kurių elektronai nuteka ir rekombinuojasi atgal į silicį nesudarydami elektros srovės. Itin plonas „TOPCon“ sluoksnis padeda sumažinti šiuos nuostolius minimaliai padidindamas gamybos proceso sąnaudas. „TOPCon“ koncepciją pirmą kartą dar 2014 m. pasiūlė Vokietijos saulės tyrimų institucija „Fraunhofer ISE“, tačiau tik 2019 m. ši technologija buvo pakankamai pažangi, kad ją būtų galima panaudoti plačiu mastu, ir dabar ją naudoja keli dideli gamintojai, įskaitant „Trina Solar“, „JA Solar“ ir „Longi Solar“, kad pasiektų didesnį kaip 22 proc. plokščių našumą.

TOPCon elemento konstrukcija

 

11.2. Įvairialytės sandūros (HJT) saulės elementai

Įvairialytės sandūros (HJT) saulės elementuose naudojamas įprastas kristalinis silicis su papildomais itin plonais amorfinio silicio sluoksniais iš abiejų pusių, kurie sudaro vadinamąją įvairialytę sandūrą. Papildomi amorfinio silicio sluoksniai sumažina vadinamąją rekombinaciją N-P sandūroje, o tai iš esmės reiškia, kad sumažėja nuostoliai ir padidėja elementų našumas.

„Panasonic“  sukūrė našių „HIT“ plokščių asortimentą ir daug metų buvo įvairialytės sandūros (HJT) elementų technologijos lyderis. REC grupė taip pat neseniai išleido „Alpha“ serijos plokštes, kuriose naudojami pusiau perpjauti įvairialytės sandūros (HJT) elementai kartu su 16 mikrošynų (16BB), kad būtų pasiektas įspūdingas 22,1 proc. plokštės našumas.

HJT elemento konstrukcija

 

 

Įspūdingiausia įvairialytės sandūros (HJT) elementų charakteristika yra neįtikėtinai žemas temperatūros koeficientas, kuris yra maždaug 40 proc. mažesnis palyginti su įprastais polikristaliniais ir monokristaliniais silicio elementais. Saulės baterijų plokščių galia įvertinama standartinėmis bandymo sąlygomis esant 25 °C elemento temperatūrai. Kiekvienas laipsnis virš standartinių bandymo sąlygų temperatūros sumažina išėjimo galią nedideliu procentu, žinomu kaip galios temperatūrinis koeficientas. Įprastuose daugiakristaliniuose ir monokristaliniuose elementuose temperatūros koeficientas yra 0,38–0,42 proc. vienam °C, o labai karštomis nevėjuotomis dienomis tai gali sumažinti bendrą išėjimo galią iki 20 proc. Galima palyginti: įvairialytės sandūros (HJT) elementų temperatūros koeficientas labai žemas – 0,26 proc./°C.

Verta paminėti, kad plokščių ir elementų temperatūrai taip pat turi įtakos stogo tipas, spalva, pasvirimo kampas ir vėjo greitis, todėl plokščiai įrengus plokštes ant labai tamsaus stogo paprastai plokščių našumas bus mažesnis, palyginti su šviesesnės spalvos stogais.

 

Daugiau naudingos informacijos apie SAULĖS ELEKTRINES rasite ČIA >>>

 

Informaciją kopijuoti ir platinti be UAB "SPgrupe"  sutikimo griežtai draudžiama! | © statybapigiau.lt 2022