Källa: thesolarnerd.com
Solpanelens effektivitet avser hur mycket ljus en solpanel konverterar till el. Ju högre effektivitet, desto mer el får du från panelen för samma ljusmängd. För en takutrustning med begränsat utrymme kan detta vara en mycket viktig funktion.
Effektiviteten har stigit stadigt under åren då tillverkarna håller på att hitta sätt att pressa mer el ur samma mängd solljus. Men när gränserna för varje teknik nås måste forskare och ingenjörer räcka in i sin väska med tricks för att hitta nya sätt att få effektiviteten att växa.
En av de senaste teknikerna som hittar sin väg till konsumentens solpanelmarknad är heterojunction-solceller. Medan Panasonic har haft denna teknik i några år med sina HIT-paneler, gick patenterna på heterojunction-teknik ut 2010, och fler tillverkare börjar använda den i sina produkter.
Vad är heterojunction solenergi
Hetereojunction-solceller kombinerar två olika tekniker i en cell: en kristallin kiselcell som är klämd mellan två lager av amorf "tunnfilms" -kisel. Tillsammans används tillåter dessa tekniker mer energi att skördas jämfört med att använda endera tekniken ensam.
Den vanligaste typen av solpaneler är tillverkade med kristallint kisel - antingen monokristallin eller polykristallin. Kiselkristallerna odlas till block och skärs sedan i tunna ark, ofta med en diamanttrådsåg, för att bilda enskilda celler.
En mindre vanlig typ av fotovoltaisk cell är tunnfilm, som är tillverkad av olika material, varav ett är amorft kisel. Till skillnad från kristallint kisel har amorft kisel inte en vanlig kristallin struktur. Istället beställs kiselatomerna slumpmässigt. För tillverkning betyder detta att amorf kisel kan deponeras på en yta - en enklare och billigare process än odling och skärning av kiselkrytor.
I sig själv är amorf kisel mindre effektiv när det gäller att omvandla solljus till elektricitet. Det har dock fördelen med billigare tillverkning. Denna lägre kostnad och flexibilitet i den typ av material som amorf kisel kan deponeras på är ett par viktiga fördelar.
Med heterojunction-solceller har en konventionell kristallin kiselskiva amorf kisel avsatt på dess främre och bakre ytor. Detta resulterar i ett par lager av tunnfilmsol som absorberar extra fotoner som annars inte skulle fångas upp av den mittersta kristallina kiselskivan.
Diagram över en heterojunktionscell
Hur heterojunction solceller ökar effektiviteten
En solcell är tillverkad av ett tunt material som fångar en bråkdel av solljus som träffar den. Det är dock inte helt ogenomskinligt. Vissa solljus kommer att passera rakt igenom cellen, och andra kommer också att studsa från ytan.
Heterojunction solteknologi utnyttjar detta genom att bygga en solpanel av tre olika lager av fotovoltaiskt material. Det mittersta skiktet av monokristallint kisel gör det mesta av arbetet med att förvandla solljus till elektricitet.
Det finns ett toppskikt av amorft tunnfilms-kisel som fångar lite solljus innan det träffar det kristallina lagret, och det tar också lite solljus som reflekterar från skikten nedan. Det är väldigt tunt, så mycket av solljuset passerar rätt igenom. Men trots det genererar det tillräckligt med ytterligare el för att göra den extra kostnaden lönsam.
På baksidan av det kristallina kislet finns ytterligare ett tuntfilmskikt. Den fångar solljus som passerar genom de två första skikten. Om panelen är en glas-på-glas-design med en transparent bakpanel, kommer detta bakre tunnfilmskikt att lägga till en betydande mängd el på grund av solljus som reflekteras från marken.
Genom att bygga en panel av en sandwich med tre olika fotovoltaiska lager kan en heterojunction-solpanel uppnå effektivitet på 21% eller högre. Detta kan jämföras med paneler som använder olika tekniker för att uppnå hög prestanda.
Fördelar med heterojunction solenergi
De viktigaste fördelarna med heterojunction-solceller jämfört med konventionella kristallina kiselceller är:
Högre effektivitet
Potentiellt lägre kostnad jämfört med andra tekniker som används för att förbättra prestanda, till exempel PERC
Lägre temperaturskoefficient (förbättrad prestanda vid höga temperaturer)
Effektiviteten för heterojunction-paneler som för närvarande finns på marknaden varierar från 19,9% upp till 21,7% med de senaste HJT-panelerna från REC Solar. Även om detta inte är det högsta på marknaden - den nuvarande mästaren är Maxeon-cellerna som erbjuds av SunPower, som når upp till 22,7% effektivitet - men det är en betydande förbättring jämfört med konventionella monokristallina celler.
Dessutom kan andra tekniker som tillverkarna använder för att uppnå mycket hög effektivitet vara dyrare. Till exempel använder SunPowers Maxeon-celler ett tjockt kopparblock på baksidan av varje cell. Medan detta tillvägagångssätt hjälper Maxeon-celler att vara de mest effektiva cellerna som för närvarande finns på marknaden, är det inte billig att använda så mycket koppar.
Som jämförelse är amorf kisel en relativt billig teknik. Även om denna typ av tunnfilmsol inte alls är lika effektiv som kristallint kisel, drar den fördel av relativt enkel tillverkning. Genom att kräva färre tillverkningssteg än andra teknologier kan heterojunction-paneler vara kostnadseffektiva än andra typer.
Slutligen kan HJT-paneler ha en fördel när det gäller högtemperaturprestanda. Solpaneler är mindre effektiva vid höga temperaturer. Detta är ett välkänt fenomen - temperaturprestanda listas faktiskt på databladet för vilken solpanel som helst. Leta efter temperaturkoefficientvärden och PTC-, NOCT- eller CEC-effektvärden .
En fördel med tunnfilmsol är emellertid att den har en bättre temperaturkoefficient än kristallint kisel. Detta innebär att höga temperaturer har mindre påverkan på tunnfilm som konventionellt monokristallint eller polykristallint kisel.
Med två lager tunnfilms-kisel får heterojunction-paneler en fördel jämfört med konventionella solpaneler när det gäller att upprätthålla hög prestanda när temperaturen stiger.
