Rekordy sprawności ogniw oraz modułów fotowoltaicznych są bardzo ważnym elementem rywalizacji między producentami, gdyż pokazują jak zaawansowaną technologią dysponują oraz wskazują najważniejsze kierunki rozwoju światowej fotowoltaiki. Dwa najważniejsze rekordy sprawności dotyczące technologii wytwarzania ogniw fotowoltaicznych należą obecnie do chińskiej firmy LONGi. Pierwszy, to najsprawniejsze jednozłączowe krzemowe ogniwo fotowoltaiczne wykonane w technologii HJT (więcej w artkule: Nowy rekord sprawności krzemowego ogniwa słonecznego). Drugi, to najsprawniejsze na świecie ogniwo tandemowe wykonane w oparciu o krzem i perowskit. Więcej informacji o tym ogniwie w artykule 33,9%. Nowy rekord sprawności ogniwa tandemowego krzem – perowskit.
Warto przypomnieć, że rekordowa sprawność ogniwa jaką uzyskało Longi to 26,81 %. Taki wynik został opublikowany na łamach PV Magazine 21 listopada tego roku [1]. Nieco wcześniej można było przeczytać o nim w magazynie Progress in Photovoltaics. W tabeli sprawności ogniw i modułów z 21 czerwca 2023 podano, że rekord wyniósł 26,8 % ± 0,4 % [2]. Natomiast Firma LONGi 3 listopada 2023 roku oficjalnie ogłosiła, że ustanowiła nowy rekord świata sprawności konwersji tandemowego ogniwa PV na poziomie 33,9%. Osiągniętą wartość potwierdziło amerykańskie laboratorium NREL (National Renewable Energy Laboratory (NREL) [3]. Jak podkreślono w komunikacie, krystaliczne krzemowo-perowskitowe ogniwo tandemowe zostało opracowane i wykonane samodzielnie przez firmę LONGI.
Dzięki obu tym osiągnięciom LONGi wyrasta na światowego lidera w dziedzinie innowacji dotyczących najsprawniejszych ogniw fotowoltaicznych, które mają szansę być wykorzystane w przyszłości w komercyjnych modułach PV.
We wspomnianej tabeli sprawności magazynu Progress in Photovoltaics w grupie ogniw na bazie krzemu znajduje się także rekord firmy Jinko Solar w zakresie ogniwa wytworzonego na bazie krzemu polikrystalicznego, który wynosi 24,4 ± 0,3 %. Co ważne, ogniwo ma powierzchnię 267,5 cm2 i jest to jego powierzchnia całkowita. Napięcie obwodu otwartego, jaki udało się uzyskać Jinko dla tego ogniwa, to Voc = 0,7132 V, natomiast gęstość prądu zwarciowego to aż Jsc = 41,47 mA/cm2, co jest wartością nawet minimalnie większą, niż ta którą osiągnęło LONGi (Jsc = 41,45 mA/cm2) dla swojego ogniwa HJT.
Firma Jinko, podobnie jak LONGi, jest jednym z największych producentów ogniw i modułów PV na świecie i podobnie jak LONGi przywiązuje ogromną wagę do udoskonalania swoich technologii, a także do prezentacji najważniejszych osiągnięć. W ostatnim czasie może się pochwalić aż trzema rekordami w obszarze technologii fotowoltaicznych.
Najsprawniejszy moduł PV
Pierwszy i najważniejszy to rekord sprawności pełnowymiarowego modułu fotowoltaicznego wynoszący 24,76% [4].
Rys. 1. Materiały promocyjne Jinko Solar o rekordowym module Jinko Solar źródło: Jinko Solar [4]
Jak podaje Jinko Solar, wartość ta została potwierdzona certyfikatem TÜV Süd. Co ciekawe, moduł ten jest zbudowany w oparciu o ogniwa TOPCon bazujące na krzemie typu n. To pierwszy na świecie przypadek tak wysokiej sprawności modułu wykonanego z ogniw tego typu. Do tej pory najczęściej uzyskiwaną sprawnością było 22,5%. W swojej ofercie takie moduły ma siedmiu wiodących producentów. Ponadto poprzedni rekord także należał do Jinko i wynosił (dla modułu dostępnego na rynku) 22,65%. Tym samym przekroczenie bariery 24 procent jest wyjątkowym osiągnięciem nie tylko dla technologii TOPCon, ale także dla wszystkich technologii stosowanych w produktach komercyjnych.
Najsprawniejsze wielkoformatowe ogniwo TOPCon
Zaawansowanie technologiczne jakie osiągnęło Jinko Solar w produkcji ogniw TOPCon pozwoliło na uzyskanie niezwykle ważnego rekordu jakim jest sprawność ogniwa PV o wymiarach 182 mm x 182 mm wynosząca 26,89% [4]. To jednocześnie dowód, że technologia TOPCon będzie pierwszym wyborem producentów, którzy będą chcieli poprawić wydajność swoich ogniw a do tej pory opierali produkcję na technologii PERC. Jak powiedział dyrektor do spraw technologii Jinko Solar Dr Jin Hao, ogniwa TOPCon na krzemie typu n są najbardziej obiecującą technologią przyszłości jeśli priorytetami są wysoka sprawność
i konkurencyjne koszty produkcji oraz transferu technologii.
Najsprawniejsze ogniwo tandemowe na bazie ogniwa TOPCon
Prace Jinko Solar nad wysokosprawnymi ogniwami TOPcon przyczyniły się także do osiągnięcia kolejnego rekordu sprawności ogniwa tandemowego w układzie perowskit-krzem, przy czym należy podkreślić, iż rekord dotyczy układu, w którym dolne ogniwo krzemowe zostało wykonane właśnie w technologii TOPcon. Osiągnięta wydajność rekordowego tandemu to 32,33% [4]. Wartość ta została potwierdzona przez Szanghajski Instytut Mikrosystemów
i Technologii Informacyjnych Chińskiej Akademii Nauk.
Dr Jin Hao mówiąc o planach rozwojowych Jinko Solar podkreślił, że pierwszym celem jest osiągnięcie średniej wydajności ogniw TOPcon na poziomie 25,8% i to dla ogniw dostępnych w masowej produkcji już do końca 2023 roku. To z kolei pozwoli do końca 2024 roku zaprezentować moduły na bazie ogniw tandemowych o sprawności 26,5%. Kolejnym krokiem będzie wprowadzenie do produkcji modułów o sprawności od 27 do 27,5% w ciągu najbliższych 3 lat.
Prezentowane plany są bardzo ambitne. Jeśli uda się je wprowadzić w życie, czeka nas kolejna seria rekordów w fotowoltaice.
W artykule wykorzystano ogólnodostępne materiały oraz informacje z:
- https://www.pv-magazine.com/2022/11/21/longi-claims-worlds-highest-silicon-solar-cell-efficiency/
- Green MA, Dunlop ED, Yoshita M,et al. Solar cell efficiency tables (version 62).Prog PhotovoltRes Appl. 2023;31(7):651‐663. doi:10.1002/pip.3726
- LONGi, “LONGi sets a new world record of 33.9% for the efficiency of crystalline silicon-perovskite tandem solar cells”, https://www.longi.com/en/, 3 listopada 2023
- Three-Peat Victory! JinkoSolar Sets New Records for Cell, Module, and Tandem Efficiency Successively, https://www.jinkosolar.com/en/site/newsdetail/2058