Allikas: thesolarnerd.com
Päikesepaneeli efektiivsus näitab, kui palju valgust päikesepaneel elektriks muundab. Mida suurem on kasutegur, seda rohkem elektrienergiat saate sama palju valgust paneeli kaudu. Piiratud ruumiga katusekorrusel võib see olla väga oluline funktsioon.
Tõhusus on aastate jooksul stabiilselt tõusnud, kuna tootjad leiavad jätkuvalt võimalusi, kuidas sama energiaga päikesevalgusest rohkem elektrit pigistada. Kuid kui iga tehnoloogia piirid on saavutatud, peavad teadlased ja insenerid jõudma oma trikkide kotisse, et leida uudseid viise tõhususe suurendamiseks.
Üks uusimaid tehnoloogiaid, mis on jõudmas tarbija päikesepaneelide turule, on heterokomponentidega päikesepatareid. Kui Panasonicul on HIT-paneelidega seda tehnoloogiat juba mõni aasta olnud, siis heterojunktsiooni tehnoloogia patendid aegusid 2010. aastal ja üha rohkem tootjaid on hakanud seda oma toodetes kasutusele võtma.
Mis on päikeseenergia
Hetereojunktsioonilised päikesepatareid ühendavad kaks erinevat tehnoloogiat üheks rakuks: kristalne ränidioksiidpakett, mis on asetatud kahe amorfse “õhukese kile” räni kihi vahele. Koos kasutatud tehnoloogiad võimaldavad koguda rohkem energiat, kui kasutada kumbagi tehnoloogiat üksi.
Kõige tavalisem päikesepaneelide tüüp on valmistatud kristallilise räni abil - kas monokristallilise või polükristallilise räniga. Ränikristallid kasvatatakse plokkideks ja lõigatakse seejärel üksikute rakkude moodustamiseks õhukesteks lehtedeks, teemanttraadisae abil sageli.
Vähem levinud fotogalvaaniliste elementide tüüp on õhuke kile, mida valmistatakse mitmesugustest materjalidest, millest üks on amorfne räni. Erinevalt kristalsest räni ei ole amorfsel räni regulaarse kristalse struktuuriga. Selle asemel on räni aatomid järjestatud juhuslikult. Valmistamiseks tähendab see, et amorfse räni saab pinnale laduda - see on lihtsam ja odavam protsess kui räni kristallide kasvatamine ja tükeldamine.
Iseenesest on amorfne räni vähem tõhus päikesevalgust elektriks muundama. Selle eeliseks on aga odavam tootmine. See amorfse räni sadestamise madalam hind ja paindlikkus on paar olulist eelist.
Heteropunktsioonide päikesepatareide korral on tavalise kristalse ränivahvli amorfne räni sadestunud selle esi- ja tagapinnale. Selle tulemuseks on paar kihti õhukese kilega päikeseenergiat, mis neelavad täiendavaid footoneid, mida muidu keskmine kristalliline ränivaht ei haaraks.
Heterojunktsiooni raku skeem
Kuidas heteromunktsiooni päikesepatareid suurendavad efektiivsust
Päikesepatarei on valmistatud õhukesest materjalist, mis hõivab osa sellest päikesevalgust, mis sellele vastu pääseb. See pole siiski täiesti läbipaistmatu. Osa päikesevalgust läbib raku otse ja mõni põrkub ka pinnalt.
Heterojunctioni päikeseenergia tehnoloogia kasutab seda ära, ehitades päikesepaneeli kolmest erinevast fotogalvaanilise materjali kihist. Monokristallilise räni keskmine kiht teeb suurema osa tööst päikesevalguse elektriks muutmisel.
Seal on pealmine kiht amorfset õhukese kilega räni, mis hõivab natuke päikesevalgust enne, kui see kristallilisse kihti puutub, ja see haarab ka pisut päikesevalgust, mis peegeldub allpool asuvatest kihtidest. See on väga õhuke, nii et suur osa päikesevalgusest läheb läbi. Kuid ka siis toodab see piisavalt täiendavat elektrienergiat, et lisakulu oleks väärt.
Kristalse räni tagaküljel on veel üks õhukese kihi kiht. See lööb päikesevalgust, mis läbib kahte esimest kihti. Kui paneel on klaasist-klaasil kujundus, millel on läbipaistev tagapaneel, lisab see tagumine õhukesekihiline kiht maapinnast peegelduva päikesevalguse tõttu märkimisväärses koguses elektrit.
Ehitades paneeli kolmest erinevast fotogalvaanilisest kihist koosnevast võileibist, võib heteropunktsiooni päikesepaneel saavutada kasuteguri 21% või rohkem. See on võrreldav paneelidega, mis kasutavad suure jõudluse saavutamiseks erinevaid tehnoloogiaid.
Päikeseenergia eelised
Heteromunktsionaalsete päikesepatareide peamised eelised võrreldes tavapäraste kristalliliste ränirakkudega:
Suurem efektiivsus
Potentsiaalselt madalam hind võrreldes teiste jõudluse parandamiseks kasutatavate tehnoloogiatega, näiteks PERC
Madalam temperatuuritegur (parem jõudlus kõrgetel temperatuuridel)
Praegu turul olevate heterokomponentide efektiivsus ulatub REC Solari uusimate HJT-paneelide korral vahemikus 19,9% kuni 21,7%. Ehkki see pole turu kõrgeim - praegune meister on SunPoweri pakutavad Maxeoni rakud, mille efektiivsus ulatub 22,7% -ni -, on see tavaliste monokristalliliste elementide suhtes oluline edasiminek.
Lisaks võivad muud tehnoloogiad, mida tootjad kasutavad väga suure tõhususe saavutamiseks, olla kulukamad. Näiteks kasutavad SunPoweri Maxeoni rakud iga elemendi tagaküljel paksu vaskplokki. Kuigi see lähenemisviis aitab Maxeoni elementidel olla praegu turul kõige tõhusamateks elementideks, pole nii palju vase kasutamine odav.
Võrdluseks on amorfne räni suhteliselt odav tehnoloogia. Kuigi seda tüüpi õhukese kilega päikeseenergia pole peaaegu sama tõhus kui kristalliline räni, on selle suhteliselt lihtsast tootmisest kasu. Nõudes vähem valmistamistoiminguid kui muud tehnoloogiad, võivad heterokomponentide paneelid olla kulutõhusamad kui muud tüübid.
Lõpuks võib HJT paneelidel olla eelis kõrge temperatuuriga töötamisel. Päikesepaneelid on kõrgetel temperatuuridel vähem efektiivsed. See on üldtuntud nähtus - tegelikult on temperatuuri toimivus loetletud mis tahes päikesepaneeli andmelehel. Otsige temperatuuri koefitsientide numbreid ning PTC, NOCT või CEC võimsuse väärtusi .
Õhukese kilega päikese eeliseks on aga see, et selle temperatuuritegur on parem kui kristallilise räni. See tähendab, et kõrgetel temperatuuridel on õhukesele kilele vähem mõju kui tavalisel monokristallilisel või polükristallilisel ränil.
Kahe õhukese kilega räni kihiga saavad heteromunktsioonipaneelid eelise tavaliste päikesepaneelide ees, kui on vaja säilitada temperatuuri tõustes kõrge jõudlus.
