Najsprawniejsze moduły PV – technologie i kierunki rozwoju cz.3.

Analiza danych zawartych w Tabeli 1 (artykuł: „Najsprawniejsze moduły PV – technologie i kierunki rozwoju cz.1”) pozwala na prognozowanie kierunków rozwoju technologii modułów fotowoltaicznych dotyczących rodzaju przewodnictwa płytek krzemowych stosowanych do wytwarzania ogniw, rodzaju przedniej elektrody oraz geometrii samego ogniwa. 

Jeśli weźmiemy pod uwagę typ przewodnictwa płytki krzemowej, na bazie której powstają najsprawniejsze ogniwa PV (a następnie moduły PV), to w pierwszej tabeli nie znajdziemy ani jednego ogniwa na krzemie typu p. Obecnie dominujące na rynku są moduły zbudowane z ogniw opartych na krzemie typu p, ale najprawdopodobniej w przyszłości dominować będzie krzem typu n. 

W przypadku przedniej elektrody standardem jest układ (wzór) MBB czyli Multi Bus Bar tj. elektroda o wielu ścieżkach przyłączeniowych, przy czym najczęściej jest ich dziesięć. Więcej o trendach w tym obszarze w artykule: „Liczba elektrod przyłączeniowych ogniwa PV – trendy rynkowe”.

Podobnie jak w przypadku elektrody przedniej, geometria ogniw PV jest taka sama dla wszystkich wysokosprawnych modułów PV. Obecnie zawsze jest to half-cut czyli połówki ogniw łączone szeregowo. Jeśli jednak ogniwa będą wykonywane na coraz większych płytkach, co przełoży się na jeszcze większy prąd zwarciowy pojedynczego ogniwa, wówczas można się spodziewać ogniw 1/3 cut czyli pociętych na trzy równe części. Opisywane parametry dotyczą ogniw HJT i TOPCon. W przypadku ogniw IBP elektroda ma zupełnie inną geometrię i nie może być wprost porównywana z układem MBB. Jeśli chodzi o geometrię ogniw to stosowane są zarówno całe ogniwa jaki i cięte na połówki czyli half-cut.  

Technologia PERC jest dominująca na rynku i upłynie jeszcze sporo czasu zanim zostanie zastąpiona przez IBC czy HJT. W Tabeli 1 zebrano dane modułów o sprawnościach od 21.7% do 21,5%. Tak niewielka różnica pokazuje, że większość producentów stosuje technologię na podobnym poziomie oraz, że ogniwa PERC osiągnęły już prawie kres swoich możliwości jeśli chodzi o sprawność konwersji energii. Wśród 18 modułów tylko jeden wykonano na bazie ogniw innych niż PERC (Jinergy HJT). Podobnie typ przewodnictwa płytek krzemowych dla ogniw PERC to zawsze p. Natomiast wielkość zastosowanych ogniw wykazuje podobne trendy, jak najsprawniejsze ogniwa typu HJT i IBC i najczęściej jest to albo 182 mm x 182 mm albo 210 mm x 210 mm. Dominująca technologia przedniej elektrody to MBB a geometria zastosowanych ogniw half-cut. Ciekawostką może być fakt, że pojawił się w tym zestawieniu jeden moduł o ogniwach 1/3 cut (Risen TITAN) oraz jeden gdzie ogniwa połączono miedzy sobą w technologii Shingle (TW Solar). 

Tabela 1. Komercyjne moduły PV o najwyższej sprawności konwersji – miejsca od 17 do 31 [1]

Natomiast ostatni, nie analizowany parametr czyli liczba ogniw, jaka umieszczana jest w najsprawniejszych modułach PV. Jest ona różna i wiąże się z ich mocą maksymalną. 

Rys. 1 Porównanie mocy i sprawności modułów PV na podstawie danych z Tabeli 1 [1, 2]

Dla najsprawniejszych modułów PV nie widać korelacji pomiędzy mocą (pochodna ilości ogniw) a sprawnością modułów PV (Rys. 1). Producenci oferują moduły o bardzo wysokiej mocy sięgającej 700 W zarówno o sprawności 22,53% (Huasun) jak i o sprawności 22,05 (Eging PV). 

Podsumowując, na pewno czeka nas dalszy rozwój technologii produkcji ogniw PV, w konsekwencji technologii produkcji modułów PV. Główne jego kierunki omówiono na przykładzie rozwiązań technologicznych oraz materiałów stosowanych w najsprawniejszych modułach PV dostępnych obecnie na rynku. Prawdopodobny jest także scenariusz przedstawiony we wstępie do tego artykułu. Rozwój będzie przypominał bardziej ewolucję niż rewolucję. 

W artykule wykorzystano materiały własne autora oraz dane z materiałów:

1) TAIYANG NEWS - https://taiyangnews.info/ - Luty 2023 

2) Jason Swarc, „Most efficient solar panels 2023”, https://www.cleanenergyreviews.info/blog/most-efficient-solar-panels - 18 stycznia 2023