Obecnie zdecydowana większość produkowanych modułów fotowoltaicznych powstaje w oparciu o ogniwa z krzemu krystalicznego. Na tynku dominują cztery technologie: PERC, TOPCon, HJT oraz IBC. Więcej o każdej z nich można przeczytać w artykule: Rodzaje ogniw w najnowszych modułach PV – technologie przyszłości.
Moduły ze względu na rodzaj zastosowanych ogniw mają różne parametry elektryczne, mechaniczne a także różne współczynniki temperaturowe. Niezmiennie parametrem, który podawany jest najczęściej, jest sprawność konwersji energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Podobnie jest w przypadku modułów PV, producenci wprowadzając coraz doskonalsze produkty na rynek w głównej mierze starają się podnieść ich efektywność.
Warto przypomnieć, że według rankingu najsprawniejszych modułów PV publikowanego przez Taiyang News najsprawniejszym modułem PV jest produkt firmy AIKO z serii ABC White hole o oznaczeniu AIKO-A620-MAH72Mw (tab 1).
Tabela 1. Zestawienie najsprawniejszych modułów PV dostępnych na rynku według serwisu TaiyangNwes w listopadzie 2023 – źródłoTaiyangNwes [1].
Moduł ten został wykonany w oparciu o ogniwa typu back contact (BC lub IBC) na bazie monokrystalicznych płytek krzemowych typu n o wymiarach 182 mm x 182 mm. Jego moc maksymalna wynosi 620Wp a sprawność to 24,0%. Jeszcze w 2022 roku liderem zestawienia była firma Maxeon (wydzielona z firmy Sun Power), której moduł Maxeon 6 przez wiele lat był najsprawniejszym modułem na świecie. Rok 2023 przyniósł wiele zmian i jest przełomowy jeśli chodzi o ilość pobitych rekordów sprawności zarówno wśród ogniw jak i modułów. W styczniu 2023 LONGi zaprezentowało moduł Hi-Mo 6 o takiej samej sprawności (22,8 %) jak Maxeon 6. Już w marcu obie firmy wyprzedziło Aiko z modułem ABC White hole 610 (23,6%) a w połowie roku zaprezentowało moduł z tej samej serii o sprawności 24%. Więcej w artykułach na naszym portalu pt. „Czy najsprawniejszy moduł PV jest najlepszym modułem PV ?” oraz „Najsprawniejsze modułów PV – nowości rynkowe”.
Wydawać by się mogło, że skoro przewaga modułu AIKO, nad drugim w zestawieniu LONGi, wynosi aż 0,8% to przyjdzie nam długo poczekać na kolejną zmianę lidera zestawienia. Może się jednak okazać, że już niedługo liderem rankingu znowu zostanie Maxeon. Firma ta już kilka miesięcy temu ogłosiła, że opracowała (i ma zamiar wprowadzić do produkcji) najnowszy swój produkt moduł MAXEON 7 [2].
Sprawność tego modułu według Maxeon to 24,7% i dotyczy pełnowymiarowego modułu a wyniki potwierdziło Amerykańskie Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL). To o kolejne 0,7% więcej niż sprawność rekordowego modułu firmy AIKO. Warto w tym miejscu nieco dokładniej omówić najważniejsze cechy tego produktu.
Moduły firmy SunPower od lat wyznaczały trendy jeśli chodzi o najwyższą sprawność (a co za tym idzie moc maksymalną). Pierwsza generacja modułów Maxeon pojawiła się na rynku w 2004 roku (rys.1.). Moduł SunPower Maxeon 3 był pierwszym 400-watowym panelem fotowoltaicznym w Europie i Australii, gdzie moc większości typowych modułów osiągała wówczas moc w przedziale od 280 do 310 W. Obecnie dostępna w sprzedaży jest generacja 6.
Rys.1. Generacje modułów Maxeon – źródło SunPower [3]
Najważniejszym elementem, który od lat wyróżnia produkty Maxeon są ogniwa IBC.
Rys. 2. Schemat struktury ogniwa BC Sunpower (z lewej) oraz połączeń między ogniwami (z prawej) źródło: SunPower [3]
W ogniwach tych nie ma przedniej elektrody metalowej. Zarówno biegun dodatni jak i ujemny znajduje się na tylnej stronie ogniwa, które w całości pokrywają elektrody metalowe. Wadą takiego rozwiązania (w porównaniu z innymi typami ogniw) jest brak możliwości wykonania ogniwa dwustronnego (bi-facial), zaletami: możliwość bardzo dobrej pasywacji przedniej powierzchni, brak zacienienia, estetyka oraz duża wytrzymałość mechaniczna na zginanie (rys.3.).
Rys. 3. Zdjęcia z próby zginania ogniwa PERC (z lewej) oraz ognia IBC SunPower (z prawej). Źródło: SunPower (Maxeon)
Także połaczenia metalowe między ogniwami w postaci blaszek (rys.2.) wykazują większą wytrzymałość, niż typowa technologia opierająca się na wielu drutach (muli bus bar).
Ze względu na bardzo wysoką sprawność i architekturę IBC ogniwa w modułach Maxeon 6 wykonane były na płytkach 6 calowych. Najnowsza 7 generacja ma powstawać w oparciu o ogniwa z typoszeregu G12, czyli o wymiarach 210 mm x 210 mm.
Przyszłość modułów Maxeon, to nie tylko nowe większe ogniwa produkowane z użyciem krzemu o bardzo wysokiej czystości oraz nowej warstwy miedzi, ale także dodanie do oferty ogniw łączonych w systemie shingled (na zakładkę). Wszystko to pozwoliło Maxeon udzielić 40 lat gwarancji na moduły oraz znaleźć się na liście Top Performer w 2022 roku.
Rys. 4. Najważniejsze innowacje w nowych generacjach modułów Maxeon. Źródło – Sun Power (Maxeon) [3]
Jak podaje Maxeon, tak dopracowana architektura modułu oraz samych ogniw, przekłada się na wyjątkowo niski współczynnik degradacji mocy wynoszący 0,2%/rok.
Rys. 5. Roczne wskaźniki degradacji dla typowych modułów PV oraz dla modułów Maxeon. Źródło: SunPower (Maxeon) [3]
Do tej pory uważano, że to właśnie technologia IBC oferuje ogniwa o najwyższej sprawności konwersji energii, na bazie których można wyprodukować najsprawniejszy moduł PV. W zestawieniu Taiyang News na dzień dzisiejszy są to moduły AIKO, LONGi i Maxeon. Jednak na miejscu trzecim znajduje się moduł firmy Huasun, który powstał w oparciu o ogniwa wykonane w technologii HJT. Ponadto 10 listopada 2023 firma Jinko Solar zaprezentowała moduł o sprawności 24,75% zbudowany na bazie ogniw TOPcon. To jednoznaczne pokazuje, że wszystkie trzy technologie (IBC, HJT i TOPCon) mają ogromny potencjał do tego, aby oferować wysokosprawne jednozłączowe ogniwa krzemowe. Technologia TOPCon wydaje się być najbliższa technologicznie technologii PERC i to ona ją zastąpi w najbliższym czasie.
Kolejny przełom przyniosą moduły zbudowane z ogniw tandemowych, gdyż sprawność tych ostatnich przekracza już znacząco 29,4%, co jest limitem dla ogniw jednozłączowych.
W artykule wykorzystano ogólnodostępne materiały oraz informacje z:
- https://taiyangnews.info/top-solar-modules-listing-october-2023/
- PV Magazine, „Maxeon claims 24.7% efficiency for IBC solar panel”, https://www.pv-magazine.com/2023/06/02/maxeon-claims-24-7-efficiency-for-ibc-solar-panel/
- https://sunpower.maxeon.com/pl/panele-fotowoltaiczne/sunpower-maxeon
