Powstał najwydajniejszy panel fotowoltaiczny bazujący na krzemie
Obecnie najlepsze panele fotowoltaiczne, które są dostępne na rynku, mają sprawność 24 proc. Opracowaniem modułu o znacznie wyższej sprawności pochwalili się Niemcy.
Zeszły rok w przemyśle fotowoltaicznym stał pod znakiem nowych rekordów sprawności ogniw i paneli fotowoltaicznych. Na koniec 2023 r. najlepszy moduł pod tym względem oferował chiński producent Aiko. Złożony z ogniw typu N wykonanych w technologii ABC moduł o mocy 620 Wp miał sprawność 24 proc.
Drugi na liście pod względem sprawności był moduł oferowany przez innego chińskiego producenta – LONGi. Jego najlepszy moduł, bazujący na ogniwach typu P wykonanych w technologii HPBC, miał już jednak wyraźnie niższą sprawność, na poziomie 23,2 proc. Trzeci był natomiast moduł firmy Huasun, którego sprawność sięga 23,02 proc.
W czołówce najlepszych paneli fotowoltaicznych pod tym względem próżno szukać produktów z Europy. Teraz jednak chińskiemu przemysłowi fotowoltaicznemu wyzwanie rzucili niemieccy naukowcy z instytutu Fraunhofer ISE.
Moduł o sprawności 25 proc.
Jeszcze niedawno wydawało się, że know-how Niemców w zakresie budowy paneli fotowoltaicznych jest już mocno w tyle za technologiami rozwijanymi przez chiński przemysł fotowoltaiczny. Fraunhofer ISE niedawno ogłosił opracowanie modułu fotowoltaicznego bazującego wyłącznie na komponentach pochodzących z Europy. Sprawność tego modułu, wynosząca 20,8 proc., mocno jednak odstaje od światowej (chińskiej) czołówki.
Teraz jednak Niemcy z Fraunhofer ISE ogłosili opracowanie modułu fotowoltaicznego o sprawności wynoszącej aż 25 proc. Zmierzono ją na module o powierzchni 1,68 m2. Osiągnięcie takiego wyniku było możliwe dzięki naniesieniu na tradycyjne krzemowe ogniwa fotowoltaiczne warstwy perowskitowej. Krzemowo-perowskitowy tandem dał świetne efekty.
Dr Stefan Glunz, dyrektor działu fotowoltaiki w Fraunhofer ISE, podkreśla, że osiągnięta sprawność modułu na poziomie 25 proc. jest wyższa niż sprawność najlepszych krzemowych modułów PV wykonanych w formacie przemysłowym.
– Do jego produkcji wykorzystano technologię możliwą do zastosowania w produkcji masowej, co pokazuje ogromny potencjał technologii tandemowej dla branży fotowoltaicznej – komentuje dr Glunz.
Fraunhofer ISE współpracował w tym zakresie z brytyjską firmą Oxford PV, która przygotowuje się do produkcji tandemowych ogniw krzemowo-perowskitowych w mieście Brandenburg an der Hevel położonym niedaleko Berlina.
Rekordowa sprawność ogniwa fotowoltaicznego z krzemu i perowskitu
Oxford PV w ubiegłym roku pochwalił się osiągnięciem rekordowej sprawności ogniwa fotowoltaicznego wykonanego z krzemu i perowskitu. Wyniosła ona 28,6 proc. Obecnie brytyjska firma na swojej pilotażowej linii produkcyjnej ma wytwarzać ogniwa tandemowe w formacie M6 (166 x 166 mm), których średnia sprawność wynosi 26,8 proc. Jeszcze w tym roku ruszyć ma seryjna produkcja takich ogniw.
Brytyjczycy zapewniają, że z czasem będą wdrażać do produkcji ogniwa o jeszcze wyższej sprawności. Teoretyczna maksymalna sprawność ogniw wykonanych z warstw krzemu i perowskitu ma wynosić ponad 43 proc., podczas gdy maksymalna możliwa do osiągnięcia sprawność ogniw wykonanych wyłącznie z krzemu to mniej niż 30 proc.
Fraunhofer ISE podkreśla, że wyzwaniem, z którym musieli się zmierzyć twórcy nowego modułu, było zapewnienie niskotemperaturowego procesu łączenia i enkapsulacji ogniw.
– Ten proces nadaje się do zastosowania w masowej produkcji. Niezbędne adaptacje można również łatwo wdrożyć na istniejących liniach produkcyjnych – zapewnia dr Achim Kraft z Fraunhofer ISE.
Niemiecki instytut wyjaśnia, że ogniwa fotowoltaiczne zostały połączone za pomocą wiązania przewodzącego. – Ten typ połączeń jest stosowany na skalę przemysłową w laboratorium Module-TEC będącym częścią Fraunhofer ISE. W przyszłości będziemy testować także inną alternatywę: lutowanie ogniw w niskich temperaturach – dodaje dr Achim Kraft.
Niemieccy naukowcy mają obecnie pracować nad uzyskaniem niezbędnych certyfikatów dla modułu złożonego z ogniw krzemowo-fotowoltaicznych. W tym celu moduł ma być poddawany testom między innymi w komorach klimatycznych.
Wyniki tych badań pokażą, jak z czasem może przebiegać degradacja początkowej sprawności modułu. Ogniwa wykonane z perowskitu mogą być na nią szczególnie wrażliwe. Dotychczas ogniwa perowskitowe charakteryzowały się szybką utratą początkowych właściwości konwersji światła słonecznego w energię elektryczną i była to główna bariera na drodze do komercjalizacji fotowoltaiki bazującej na perowskitach.
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.
Teoretycznie wygląda dobrze. W praktyce, jeśli na zdjęciu faktycznie jest omawiany moduł to widzę mnóstwo przerw między ogniwami. Zmieniając sposób ułożenia ogniw można jeszcze odrobinę poprawić sprawność. Kolejną poprawę da przeniesienie busbarów na tył ogniw (back contact), tak jak teraz mają najlepsze moduły na rynku. Po dopracowaniu może być na pradę dobry produkt. Problem w tym, że to co europejskim firmom zajmuje parę lat, Chińczykom zajmuje parę miesięcy. Już w tej chwili parę chińskich firm pracuje nad wdrożeniem ogniw tandemowych i jeszcze przed końcem roku mają zaprezentować gotowe produkty.
A perowskity obnażą druga stronę, gdzie po paru latach drastycznie spadnie ich wydajność.
Wszystko rozbija się o cenę i parametry tych ogniw – w szczególności sprawność i degradację, jeśli będą atrakcyjne pod tymi względami to znajdą się na nie chętni, Ja pewnie poczekam kilka lat i zobaczę co z tego wyniknie.
Bardzo ciekawy artykuł ,interesują mnie te tematy marzy mi się samowystarczalny panel na balkonie
to było do przewidzenia, żadna technologia nie stoi w miejscu. jedynie trzeba dobrze wybrać wykonawcę, który nam zrobi projekt i sprawa z głowy. my korzystaliśmy w firmie z usług hymon i jesteśmy bardzo zadowoleni.