Tradycyjna fotowoltaika coraz bliżej granicy sprawności. Chiński producent podniósł poprzeczkę
Ogniwa z krzemu krystalicznego to nadal podstawowa technologia, na której bazują producenci modułów fotowoltaicznych. Choć branża PV szuka alternatyw, które pozwolą zwiększyć sprawność, najnowsze informacje z Chin pokazują, że tradycyjna fotowoltaika oparta na krzemie krystalicznym jeszcze nie powiedziała ostatniego słowa.
Wyższa sprawność oznacza więcej mocy z ogniwa lub panelu fotowoltaicznego o tej samej wielkości. Jest to szczególnie cenne tam, gdzie jest ograniczone miejsce na instalację – przede wszystkim na dachach. W przypadku dużych farm fotowoltaicznych poprawa sprawności fotowoltaiki pozwala natomiast obniżyć tzw. koszty BOS (Balance of System), czyli koszty transportu, pracy instalatorów, konstrukcji, fundamentów czy okablowania, a także koszty gruntu i utrzymania instalacji.
Przykładowo na dachu o powierzchni 30 m² przy natężeniu promieniowania 1000 W/m² moduły o sprawności 21 proc. dadzą ok. 6,3 kWp mocy, a moduły o sprawności 25 proc. ok. 7,5 kWp, czyli prawie 20 proc. więcej, i proporcjonalnie więcej energii.
Ogniwa fotowoltaiczne coraz bliżej 29 proc.
LONGi, jeden z największych producentów paneli fotowoltaicznych na świecie, przesuwa granicę sprawności tradycyjnych ogniw i modułów z krzemu krystalicznego.
W styczniu 2026 r. chiński producent poinformował, że jego ogniwo z krzemu krystalicznego osiągnęło sprawność 28,04 proc. W kwietniu 2026 r. firma ogłosiła zwiększenie sprawności ogniwa krzemowego do 28,13 proc. Wynik potwierdził niemiecki Institute for Solar Energy Research Hamelin (ISFH).
Jednocześnie LONGi poinformował o certyfikacji modułu fotowoltaicznego o rekordowej sprawności 26,4 proc., potwierdzonej przez amerykańskie laboratorium NREL. Jak zapewnił producent, w obu przypadkach były to rekordy świata.
Teraz chiński producent ustanowił kolejny rekord sprawności ogniwa wykonanego wyłącznie z krzemu krystalicznego. Tym razem testy przeprowadzone przez ISFH wykazały sprawność 28,29 proc. LONGi nie przekazał przy tym szczegółów – m.in. wielkości badanego ogniwa.
HIBC kluczem do sukcesu
Tegoroczne rekordy LONGi zostały osiągnięte dzięki rozwijanej przez firmę technologii Hybrid Interdigitated Back Contact (HIBC). Łączy ona dwa rozwiązania: technologię heterozłącza (HJT), w której krystaliczny krzem jest pokryty cienkimi warstwami krzemu amorficznego, oraz architekturę z kontaktami wyłącznie na tylnej stronie ogniwa (back contact, BC), która zapewnia lepsze wykorzystanie światła słonecznego.
Dodatkowo zespół badawczo-rozwojowy LONGi zastosował rozwiązania poprawiające konstrukcję ogniwa, jego właściwości optyczne, jakość pasywacji i efektywność transportu ładunków. Należą do nich pasywacja krawędzi ze wzorowaniem in situ (iPET) oraz modyfikacja indukowanej laserowo krystalizacji (LIC).
Nie tylko krzem krystaliczny
Czołowi chińscy producenci ogniw i modułów fotowoltaicznych szukają także innych sposobów na podniesienie sprawności fotowoltaiki. Prace badaczy z chińskiego przemysłu PV skupiają się m.in. na połączeniu ogniw z krzemu krystalicznego z perowskitami.
Wśród firm rozwijających tę technologię jest LONGi, który kilka miesięcy temu ogłosił osiągnięcie rekordowej sprawności ogniwa krzemowo-perowskitowego na poziomie 35,5 proc. Wynik potwierdzili badacze z europejskiego centrum testów ESTI (European Solar Test Installation).
Wykorzystanie perowskitów to szansa na stosunkowo niedrogie zwiększenie sprawności ogniw fotowoltaicznych. Problemem pozostaje jednak ich trwałość. Perowskity są wrażliwe na wilgoć, tlen, ciepło i promieniowanie UV, a pracując w naturalnych warunkach, mogą stosunkowo szybko ulegać degradacji. Tej bariery przemysł fotowoltaiczny na razie nie zdołał wyraźnie pokonać.
Co więcej, w konstrukcji ogniwa tandemowego warstwy krzemu i perowskitu są połączone szeregowo, więc muszą wytwarzać podobny prąd. W rzeczywistych warunkach, kiedy zmienia się widmo światła, jedna warstwa może ograniczać pracę drugiej, przez co roczny uzysk energii bywa niższy, niż sugerowałaby sprawność zmierzona w laboratorium.
Coraz bliżej granicy dla tradycyjnego krzemu
Jak podkreśla LONGi, tandemowe ogniwa fotowoltaiczne z krzemu krystalicznego i perowskitu to obecnie główny kierunek rozwoju technologii ogniw słonecznych nowej generacji. Ich teoretyczna granica sprawności sięga 43 proc., co jest nieosiągalne dla tradycyjnych ogniw jednozłączowych. Dla idealnego ogniwa jednozłączowego obowiązuje limit Shockleya-Queissera wynoszący 33,7 proc.
Dla ogniw z krzemu krystalicznego teoretyczna granica jest jednak jeszcze niższa i wynosi około 29 proc. W pracy „Reassessment of the limiting efficiency for crystalline silicon solar cells” z 2013 r. naukowcy z niemieckiego Instytutu Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej (Fraunhofer ISE), jednego z najważniejszych na świecie ośrodków badań nad fotowoltaiką, oszacowali maksymalną teoretyczną sprawność na 29,43 proc. dla ogniwa o grubości 110 µm z niedomieszkowanego krzemu.
Piotr Pająk
piotr.pajak@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
Obserwuj nas w Google News
