Солнечные батареи новые: новые технологии и особенности производства солнечных батарей

новые технологии и особенности производства солнечных батарей

В этой статье мы расскажем о видах современных солнечных батарей и новейших технологиях производства фотоэлементов, предлагаемых ведущими производителями. Также перечислим некоторые наиболее новые популярные солнечные панели, с использованием этих инноваций, которые уже доступны к продаже.

Солнечные батареи с использованием новейших инноваций

Большинство производителей панелей предлагают ряд моделей, это могут быть монокристаллические и поликристаллические варианты продукции с различной номинальной мощностью. За последние несколько лет эффективность панелей существенно возросла благодаря многим достижениям в технологии и материалах, из которых делают солнечные батареи.

На текущий момент можно отметить 8 основных технологий, при производстве высокоэффективных солнечных батарей:

• PERC (Passivated Emitter Rear Cell) — диэлектрический слой на обратной стороне ячейки;
• Bifacial — Двухсторонние;
• Multi Busbar — Многолинейные;
• Split panels – Половинчатые;
• Dual Glass — Безрамочные, с двойным стеклом;
• Shingled Cells — Безразрывные элементы;
• IBC (Interdigitated Back Contact cells) — переплетеные контакты сзади ячейки;
• HJT (Heterojunction cells) — гетероструктурные ячейки.

Пять основных типов солнечных панелей с использованием новейших технологий солнечных фотоэлементов в 2020 году:

Применяя инновационные решения, в производстве комплектов солнечных панелей для частного дома и больших станций, постоянно происходят различные улучшения эффективности, уменьшения влияния затенения и повышения надежности, при этом несколько производителей в настоящее время дают гарантию производительности до 30 лет.

Учитывая все новые доступные варианты выбора современных солнечных батарей, стоит провести некоторые исследования, прежде чем инвестировать в солнечную установку. В нашей полной обзорной статье о солнечных панелях мы расскажем, как выбрать надежную солнечную панель и на что обратить внимание.

Технология PERC, в чем особенность?

Профессор Мартин Грин, директор Австралийского центра передовой фотогальваники UNSW, изобрел концепцию PERC, которая в настоящее время широко используется многими ведущими производителями солнечных батарей во всем мире.

За последние два года PERC стал предпочтительной технологией для многих производителей как моно, так и поликристаллических ячеек. PERC буквально расшифровывается как «Пассивированный Эммитер Сзади Ячейки». Представляет собой более продвинутую архитектуру ячейки, использующую дополнительные слои на задней стороне ячейки для поглощения большего количества световых фотонов и увеличения «квантовой эффективности». Особенностью технологии PERC является алюминиевый задний слой Al-BSF — Local Aluminium Back Surface Field (см. Диаграмму ниже). Еще были разработаны несколько других вариантов, таких как PERT (Passivated Emitter Rear Totally Diffused) и PERL (Passivated Emitter and Rear Locally-diffused), но они пока не получили широкого применения.

LeTID — потенциальная проблема PERC

Обычные клетки PERC P-типа могут страдать от так называемого LeTID или деградации, вызванной светом и повышенной температурой. Явление LeTID похоже на хорошо известную деградацию, вызванную LID или светом, когда панель может потерять 2-3% от номинальной мощности в первый год воздействия УФ-излучения и от 0,5% до 0,8% в год после. К сожалению, потери из-за LeTID могут быть выше — до 6% в первые 2 года. Если эта потеря не будет полностью учтена производителем, это может привести к снижению производительности и потенциальным претензиям по гарантии.

К счастью, кремниевые элементы N-типа, не страдают от воздействия LeTID. Кроме того, некоторые производители поли и моно PERC ячееек P-типа, разработали процессы уменьшения или устранения LeTID. Некоторые производители заявили о применении технологии анти-LeTID на своей продукции и утверждают, что уменьшили или устранили эффекты LeTID.

Multi Busbar — Многолинейные солнечные элементы

Busbar или токоведущие шины представляют собой тонкие провода или ленты, которые проходят по каждой ячейке и переносят электроны (ток) от солнечных элементов. Поскольку фотоэлементы становятся более эффективными, они, в свою очередь, генерируют больше тока, и за последние годы большинство производителей перешли с 3 шин на 5 или 6 шин. Некоторые производители, сделали еще один шаг вперед и разработали многопроволочные системы, использующие до 12 очень тонких круглых проводов, а не плоских шин. Выгода заключается в том, что сборные шины фактически затеняют часть ячейки и поэтому могут немного снизить производительность, поэтому их необходимо тщательно проектировать. Несколько тонких шин обеспечивают более низкое сопротивление и более короткий путь перемещения электронов, что приводит к более высокой производительности.

Маленькие дорожки ( тонкие шины) на каждой ячейке передают ток на 5 ленточных шин:

Если в ячейке возникли микротрещины из-за ударов или высоких нагрузок, большее количество шин помогает снизить вероятность того, что трещина перерастет в горячую точку, поскольку они обеспечивают альтернативные пути прохождения тока.

В модулях LG Neon 2 впервые использовались 12 маленьких круглых проводных шин, LG называет свою технологию «Cello», которая означает соединение элементов, с низкими электрические потерями. Многопроволочная технология Cello снижает электрическое сопротивление, тем самым уменьшаются потери напряжения, а уменьшение площади и применение закругленных шин дает лучшее оптическое поглощение света, тем самым повышается эффективность.

Trina Solar вместе со многими другими производителями недавно начали предлагать тонкие круглые шинные ячейки под названием multi-bus (MBB) в качестве опции для ряда модулей на 2019 год. Как объяснялось ранее, еще одним преимуществом наличия большего количества шин является то, что при микротрещинах возникновение в ячейке из-за внешних напряжений, меньше вероятность того, что это создаст горячую точку, так как электроны имеют много альтернативных шин для протекания тока. Это показано на рисунке:

Split panels – Новые половинчатые солнечные батареи

Еще одно недавнее новшество — использование ячеек с половинным размером вместо квадратных ячеек полного размера и перемещение распределительной коробки в центр модуля. Тем самым разделяя солнечную панель на 2 меньшие панели по 50% площади, каждая из которых работает параллельно. Это имеет множество преимуществ, в том числе повышение производительности благодаря снижению резистивных потерь через шины (токосъемники). Поскольку каждая ячейка имеет половинный размер, она производит половину тока при одном и том же напряжении, что означает, что ширина шины может быть уменьшена наполовину, уменьшая затенение и потери ячейки. Снижение тока также приводит к снижению температуры в ячейке, что, в свою очередь, уменьшает потенциальное образование и серьезность горячих точек из-за локального затенения, загрязнения или повреждения ячейки.

Кроме того, более короткое расстояние до центра панели сверху и снизу повышает эффективность в целом, повышая выходную мощность панели аналогичного размера до 20 Вт. Другое преимущество заключается в том, что при частичном затенении верхней или нижней части панели, затененная часть не влияет на выработку электроэнергии от другой половины солнечной батареи.

Bifacial — Двухсторонние солнечные батареи

Технология двухсторонних солнечных батарей была известна уже нескольких лет, но сейчас начинает становиться популярной, поскольку стоимость производства монокристаллических элементов очень высокого качества продолжает снижаться. Двухсторонние элементы поглощают свет с обеих сторон панели и в таких условиях могут производить до 27% больше энергии, чем традиционные односторонние панели. В двухсторонних солнечных панелях обычно применяют стекло на передней стороне, а сзади, для герметизации ячеек — прозрачный полимерный слой. Он позволяет отраженному свету проникать с задней стороны панели. Двухсторонние модули также могут иметь стеклянный задний слой, который имеет больший срок службы и может значительно снизить риск отказа, поэтому некоторые производители теперь предлагают 30-летнюю гарантию на свою продукцию.

Традиционно двухсторонние солнечные панели использовались только в наземных установках, где солнечный свет легко отражался от окружающих поверхностей, в частности заснеженных районов. Хотя было доказано, что они хорошо работают и при монтаже на светлые поверхности, что позволяет увеличить выработку до 10%.

Двухсторонние модули поглощают отраженный солнечный свет обратной стороной панели:

Dual Glass – Солнечные батареи с двойным стеклом

Многие производители в настоящее время производят так называемые стеклянные или двойные стеклянные солнечные панели, которые не следует путать с двухсторонними. Задний традиционный белый EVA (пластиковый) слой заменяют стеклом. Таким образом получается сэндвич стекло-стекло, которое не реагирует и не портится со временем и не страдает от ультрафиолетового излучения. Из-за более длительного срока службы стеклянных панелей некоторые производители предлагают 30-летнюю гарантию производительности.

Безрамочные солнечные батареи

Многие двойные стеклянные панели являются безрамными (без алюминиевой рамы), что может усложнить монтаж панелей, так как требуются специальные системы креплений. Тем не менее, бескаркасные модули имеют ряд преимуществ, особенно в отношении очистки: отсутствует рама, которая создает ступеньку, об нее задерживается пыль и грязь. Соответственно, без ступеньки получается плоская поверхность, которую проще мыть и способствующая самоочищению с помощью дождя и ветра, что приводит к большей производительности. Однако без прочности алюминиевой рамы двойные стеклянные панели, хотя и более долговечные, не такие жесткие и могут изгибаться, особенно при горизонтальном монтаже.

Умные панели и оптимизаторы мощности

Технология, которая становится все более популярной — это добавление в солнечную панель оптимизаторов мощности постоянного тока. Оптимизаторы наряду с микроинверторами, обычно известны как MLPE (Module Level Power Electronics), которые состоят из небольших блоков преобразования энергии, прикрепленных непосредственно к солнечным батареям. Оптимизаторы предназначены для подачи оптимального напряжения для максимальной выработки электроэнергии. Если панель затенена, загрязнена или не работает, что приводит к низкому напряжению или току, оптимизаторы могут обойти или компенсировать плохую работу панели, чтобы обеспечить оптимальное напряжение для инвертора.

Оптимизаторы мощности от таких компаний, как Tigo и SolarEdge, были доступны в качестве дополнительного компонента в течение многих лет, но теперь и SolarEdge, и Tigo разрабатывают панели со встроенными оптимизаторами в распределительной коробке на задней панели. SolarEdge отличается от Tigo тем, что оптимизаторы SolarEdge должны использоваться вместе с инверторами SolarEdge, а оптимизаторы Tigo могут быть подключены к любым существующим панелям в качестве дополнительного оптимизатора.

Большим преимуществом «дополнительных» оптимизаторов, таких как Tigo и SolarEdge, является возможность контролировать производительность каждой солнечной панели в отдельности, что также может помочь выявить любые неисправности и проблемы в солнечной батарее. Микроинверторы также предлагают это преимущество перед обычными сетевыми солнечными инверторами.

Maxim Integrated пошли еще дальше и разработали чипы для оптимизации подмодулей. Эти интеллектуальные чипы от Maxim Integrated выходят за рамки традиционного дополнительного оптимизатора и разделяют панель на 3 ряда ячеек, что позволяет панели работать при оптимальном напряжении MPPT при частичном затенении или загрязнении. Стоит отметить, что некоторые установщики сообщают о том, что клиенты сталкиваются с проблемами помех RFI (ТВ и радио), используя эту новую технологию, однако чипы Maxim следующего поколения, как утверждается, решили проблему.

Shingled Cells — Безразрывные солнечные элементы

Безразрывные ячейки — это новая технология, в которой для солнечных панелей используются перекрывающиеся узкие ячейки, которые группируются горизонтально или вертикально по всему модулю. Безразрывная ячейка изготавливается путем лазерной резки нормального полноразмерного элемента на 5 или 6 полос и наслоения их друг с другом, с использованием специального клея. Небольшое перекрытие каждой полосы ячеек скрывает одну шину, которая соединяет полосы ячеек. Применение такого новшества позволяет покрывать большую площадь поверхности панели, ведь так не требуются располагать соединительные шины поверх элемента, которые частично затеняют ячейку. Таким образом увеличивается эффективность панели так же, как ячейки IBC, описанные ниже.

Другое преимущество состоит в том, что длинные безразрывные ячейки обычно соединяются параллельно, что значительно снижает эффект затенения — каждая длинная ячейка эффективно работает независимо. Кроме того, ячеистые ячейки относительно дешевы в изготовлении, поэтому они могут быть очень экономически эффективным вариантом, особенно если частичное затенение является проблемой.

Seraphim был одним из первых производителей, выпустивших ячейки с гибкой ячейкой с высокопроизводительными панелями Eclipse. Серия SunPower P — это новейшее дополнение к линейке SunPower, предлагающее более дешевый вариант, прежде всего для крупномасштабных станций. Другие производители, производящие безразрывные солнечные панели Yingli Solar и Znshine.

Прочность солнечных ячеек

Наряду с многочисленными усовершенствованиями элементов для повышения эффективности, существуют также новые технологии для повышения надежности и производительности в течение ожидаемого 25-летнего срока службы солнечного модуля. Солнечные панели могут подвергаться экстремальным нагрузкам из-за сильного ветра, вибраций, сильной жары и морозов, вызывающих расширение и сжатие. Это может привести к появлению микротрещин, горячих точек и деградации PID (Potential induced degradation) элементов, что приводит к снижению производительности и ускорению отказа.

Производители, такие как Winaico и LG energy, разработали чрезвычайно прочные алюминиевые рамы, чтобы помочь уменьшить нагрузку на элементы и модули. Win Win Technology, материнская компания Winaico, сделала еще один шаг вперед и разработала так называемую технологию «HeatCap», которая, по сути, представляет собой упрочняющую структуру элемента, которая помогает предотвращать образование микротрещин и горячих точек, когда элементы находятся в условиях экстремальных нагрузок. Эта технология также имеет дополнительное преимущество улучшенной производительности при более высоких температурах ячейки.

Солнечные элементы IBC — высокая прочность и долговечность

IBC не только более эффективны, но и прочность намного выше, чем у обычных элементов, так как задние слои укрепляют весь элемент и помогают предотвратить микротрещины, которые в конечном итоге могут привести к выходу из строя.

Sunpower использует высококачественный задний слой IBC из твердой меди на своей запатентованной ячейке Maxeon вместе с высокоотражающей металлической зеркальной поверхностью, чтобы отражать любой свет, который проходит обратно в ячейку. Задняя сторона ячейки IBC Maxeon, показанная ниже, чрезвычайно устойчива к нагрузкам и изгибам, в отличие от обычных ячеек, которые по сравнению с ними относительно хрупкие.

Высокоэффективные солнечные элементы N-типа

В то время как PERC и Bifacial появились в солнечном мире, самой эффективной и надежной технологией по-прежнему остается монокристаллическая ячейка N-типа. В первом типе солнечных элементов, разработанном в 1954 году лабораториями Bell, использовалась кремниевая пластина N-типа, но со временем более экономичный кремний P-типа стал доминирующим типом элементов: в 2017 году более 80% мирового рынка с использованием P-типа клетки. Поскольку большой объем и низкая стоимость являются основным движущим фактором, стоящим за P-типом, ожидается, что N-тип станет более популярным, так как производственные затраты снижаются, а эффективность увеличивается.

Гетероструктурная технология HJT

Технология HJT используется несколькими производителями солнечных батарей. В настоящее время и российская компания Хевел производит серийные панели с использованием гетеропереходных элементов, а так же Panasonic и ряд других компаний. Группа компаний REC недавно анонсировала новые панели серии Alpha, в которых используются ячейки HJC с 16 микро шинами для достижения впечатляющей эффективности в 21,7%. Вслед за первоначальной разработкой HJC, проделанной UNSW и Sanyo, Panasonic создала эффективную серию панелей ‘HIT’ и уже много лет является лидером в технологии ячеек HJT.

Солнечные элементы HJT используют основу из обычного кристаллического кремния с дополнительными тонкопленочными слоями аморфного кремния по обе стороны ячейки, образуя так называемый гетеропереход. В отличие от обычных P-N-соединительных ячеек, многослойные гетеропереходные ячейки могут значительно повысить эффективность. В лабораторных испытаниях достигается эффективность до 26,5% в сочетании с технологией IBC.

В Panasonic разработали ячейку HIT, с использованием высокопроизводительной кремниевой основы N-типа для производства солнечных батарей с КПД более 20,0% и превосходными характеристиками при высоких температурах. Кремниевые элементы N-типа также обеспечивают исключительную долговременную производительность, гарантирующую 90,76% остаточной мощности через 25 лет, что является вторым по величине из доступных после SunPower.

HJT лидер при высоких температурах

Наиболее впечатляющей характеристикой ячеек Panasonic HIT является невероятно низкий температурный коэффициент, который на 40% меньше, чем у обычных поли и монокристаллических ячеек. Выходная мощность панелей приводится при температуре на элементах 25 градусов Цельсия, при стандартных условиях STC (Standard Test Conditions), и каждый градус выше немного снижает выходную мощность.

Температурный коэффициент влияет на снижение мощности при увеличении температуры на солнечных элементах.

В обычных поли и моноэлементах это значение составляет от 0,38% до 0,42% на градус C, что может привести к снижению общей производительности на 20% или более в очень жаркие безветренные дни. Для сравнения, у HIT от Panasonic очень низкий температурный коэффициент 0,26% на градус, что является самым низким показателем среди всех производимых сегодня элементов.

На температуру панели и ячейки также влияют цвет крыши, угол наклона и скорость ветра, поэтому установка плоских панелей на очень темной крыше обычно снижает производительность панели по сравнению с крышами более светлого цвета.

Уникальные панели Panasonic HIT доступны только в Японии и Северной Америке и, к сожалению, в настоящее время недоступны в России, но не стоит расстраиваться на этот счет, ведь стоимость таких панелей пока очень высока и благо существуют альтернативные варианты.

Купить солнечные батареи по новым технологиям, можно у нас в магазине, пройди по ссылке: https://mywatt.ru/solnechnie_batarei/

Новые технологии развития солнечных панелей — повышение производительности и эффективности | Публикации

Солнечные электростанции давно стали необъемлемой частью энергобаланса крупнейших экономик мира. По данным IRENA, за последние 10 лет установленная мощность солнечных электростанций мире выросла более чем в 17 раз — с 41,6 ГВт до 714 ГВт. При этом, только в 2020 г. было установлено 127 Гвт новых мощностей. Производство солнечных панелей в мире, соответственно, также неуклонно растет. По данным американской консалтинговой компании Clean Energy Associates (CEA), глобальные мощности по производству самих солнечных панелей к концу 2021 года достигали примерно 400 ГВт, а мощности по выпуску новых элементов для панелей составляет 325 ГВт.

Больше солнца и технологий

Рост спроса на солнечную энергию, порожденный стремлением дифференцировать источники получения энергии и частично заменить ископаемые энергоресурсы, поставил перед разработчиками панелей несколько важных технологических задач: повышение производительности и эффективности при одновременном расширении географии и вариантов их использования.

«Существует два типа солнечных панелей: панели первого типа преобразуют солнечную энергию в тепло, а второго типа — в электричество. Первый тип уже широко используется для получения с помощью солнечного света горячей воды. Данная технология хорошо отработана и внедрена в производство. Второй тип использует фотоэлектрические элементы, и их применение переживает в настоящее время очень быстрый рост. Так, в 2020 году с помощью фотоэлектрических элементов было произведено 855 тераватт-часов (ТВтч) электроэнергии или 855 миллиардов кВт·ч электроэнергии. Хотя это ошеломляющая цифра, она соответствует лишь 0,5 % от общего мирового потребления энергии, — отмечает лауреат премии «Глобальная энергия», заведующий лабораторией фотоники и интерфейсов Швейцарского федерального и технологического института Лозанны Михаэль Гретцель. — Для выполнения обязательств Парижского соглашения по климату, то есть ограничения глобального потепления из-за парниковых газов на уровне ниже 2 °C, необходимо увеличить к 2070 году ежегодное производство электроэнергии из солнечного света в 163 раза, т. е. до 140160 ТВт·ч. Хотя это и достижимо, но требует разработки новых тонкопленочных технологий, таких как перовскитные солнечные элементы, которые будут использоваться наряду с доминирующими в настоящее время на рынке традиционными кремниевыми элементами».

Технологии в стиле Twix

Новаторским решением в области использования энергии солнца, способным перевернуть текущие представления об гелиоэнергетике, может стать использования кремния в тандеме с другим дополнительным материалом, поглощающим солнечные лучи.

Основной технологией производства большинства современных фотоэлектрических солнечных панелей является применение ячеек с пассивным излучателем и задним контактом (PERC). Она обеспечивает КПД модулей от 10 до 21 %. Благодаря технологиям туннельно-оксидного пассивирующего контакта TOPcon, КПД гелео-модуля может приблизиться к 25 %. Но чтобы выйти за рамки 20-25 % КПД, нужен принципиально иной подход.

«Одним из перспективных подходов является использование тандемных элементов, которые объединяют, например, кремниевый элемент (снизу) и перовскитный солнечный элемент (сверху). Такие многопереходные элементы имеют более высокий КПД в сравнении с солнечными панелями на однопереходных элементах, изготовленных из одного полупроводникового материала. Использование тандемных элементов дает перспективу дальнейшего снижения стоимости солнечной электроэнергии, что является необходимым условием для обеспечения конкурентоспособности солнечных панелей без необходимости государственных субсидий», — подчеркнул Михаэль Гретцель.

«Лучшими материалами для сочетания с кремнием с точки зрения эффективности являются полупроводники III-V групп, особенно GaAs, при использовании которых лабораторные образцы элементов продемонстрировали КПД более 32 %, или перовскиты на основе галогенидов металлов, для которых лабораторные образцы показали эффективность в 29,8 %, — отмечает эксперт «Глобальной энергии» профессор физики в Кларендонской лаборатории Оксфордского университета Генри Снайт. — Полупроводники III-V групп до сих пор производятся с помощью очень дорогой и медленной молекулярно-лучевой эпитаксии, что делает их непомерно дорогими. Напротив, перовскиты из галогенидов металлов могут быть получены очень быстро при низкой температуре с использованием обычных процессов производства тонких пленок, что делает их очень привлекательными с экономической точки зрения».

По словам Гретцеля, в перспективе, использование тандемных технологий может увеличить КПД солнечных панелей до 50 %. Однако пока развитие этих технологий тормозят несоизмеримо высокие затраты на внедрение массовых разработок.

«КПД панелей на однопереходных солнечных элементах, изготовленных из одного полупроводникового материала, достигает при естественном солнечном освещении значений в 29-30 %, в то время как для многопереходных тандемных элементов КПД более высокий, достигающий при концентрированном солнечном свете значений более 50 %. Отслеживание солнца является обязательным для таких высокоэффективных элементов, но это требует дополнительных затрат», — пояснил учёный.

Как говорит Снайт, в мире уже создан первый стартап по внедрению тандемных технологий, результат работы которого пока непредсказуем.

«Пока еще ни один тандемный элемент с перовскитом не вышел на рынок, но компания Oxford PV сообщила в прошлом году о завершении строительство завода для первой линии по производству тандемных элементов «перовскит на кремнии», поэтому следует ожидать, что эта технология станет доступной в течение года», — отметил он.

Технологии по системе «Подсолнух»

Еще одним, но уже более простым способом повышения эффективности работы солнечных панелей может стать массовое внедрение технологий солнечных трекеров, которые подобно природным механизмам у подсолнуха, поворачивают панели вслед за солнцем. Специальная программа учитывает местоположение панели (координаты и высоту), просчитывает, где именно будет находиться солнце в каждый отрезок времени, и, исходя из этого, трекер поворачивается в наиболее выгодное положение. Это позволяет увеличить эффективность использования солнечных панелей примерно на 25-30 %, а в некоторых регионах — на целых 40-50 % по сравнению с модулями с фиксированным углом. На сегодняшний день применяются как простые одноосные, так и двухосные трекеры.

«Для расширения временных границ выработки электроэнергии с раннего утра и до позднего вечера можно использовать трехосный механизм слежения за солнцем или просто устанавливать модули на фиксированной оси с чередующейся ориентацией восток-запад. Последняя конфигурация позволяет получить фактически одни из самых высоких значений выходной мощности на квадратный километр», — отметил Г. Снайт.

Впрочем, подобная технология, повышая эффективность работы солнечной панели, сама по себе является энергозатратной.

Мороз и солнце, день чудесный

Популярность солнечных батарей приводит к постепенному расширению географических границ их использования. Еще несколько лет назад считалось, что гелиоэлектростанции — это удел лишь солнечных стран с мягким климатом. Поэтому стандартной базовой температурой работы солнечной панели считается 25 °C. Однако сейчас все активнее внедряются технологии по их использованию в экстремальных условиях морозной Арктики или жарких пустынь.

«Солнечные панели могут работать в любых условиях, в них нет движущихся частей, а солнечные электростанции спроектированы так, чтобы выдерживать суровые погодные условия. Однако количество генерируемой энергии прямо пропорционально количеству солнечного света — как рассеянного, так и прямого, и понятно, что в ненастный пасмурный день яркость будет ниже, — говорит Г. Снайт. — Все солнечные панели снижают эффективность при повышении температуры, а оценка их КПД проводится с помощью температурного коэффициента, который соответствует процентному снижению КПД при повышении температуры на 10°C. Поэтому в периоды экстремальной жары происходит снижение полного КПД, но при этом данные периоды сопровождаются обычно ярким солнечным светом, поэтому выходная мощность солнечной электростанции будет высокой. Эти факторы легко учесть, но надо знать, что разные технологии имеют разные температурные коэффициенты: от -0,4 % для худшего случая до -0,25 % для лучшего».

Также учёный добавил, что низкие температуры, напротив, благоприятны для солнечных панелей. При них они работают намного эффективнее. Также необходимо учитывать, что все они проходят циклические испытания в диапазоне температур от -40 до +85 °C, поэтому сильные морозы не должны быть проблемой. Двухсторонние солнечные панели, позволяющие поглощать отраженный солнечный свет на тыльной стороне, также будут генерировать энергию и нагреваться при покрытии снегом их лицевой стороны. Преимуществом данных панелей заключается в том, что снег, соприкасающийся с панелью, тает в достаточной степени для своего соскальзывания, в результате чего панели самоочищаются.

«Солнечные панели широко используются в северных широтах. Они выдерживают большие колебания температур, характерные также для космоса. Однако они должны иметь надежную оболочку, предотвращающую попадание внутрь воды, которая при замерзании может повредить элементы. Кроме того, существуют определенные типы солнечных панелей, использующие, например, сенсибилизированные красителем солнечные элементы, которые особенно хорошо работают при освещении, значительно ниже наибольшей интенсивности солнечного излучения», — отметил М. Гретцель.

Водород в помощь

Решить проблему краткосрочных перепадов выработки электричества во время пасмурных, ненастных дней возможно за счет повсеместного внедрения систем хранения электроэнергии. Однако в Арктике есть еще один природных феномен — полярный день, чередующийся с полярной ночью. В этих условиях ни одна современная аккумуляторная система не справляется. Но помощь могут прийти новейшие водородные технологии.

«Проблема, возникающая при широком внедрении солнечных панелей, заключается в отсутствии в энергосистеме дополнительных мощностей, обеспечивающих ее адаптацию к большим колебаниям поступающей в нее электроэнергии из-за значительных суточных и сезонных перепадов производимой солнечной энергии. Одним из способов решения этой проблемы является децентрализованное производство электроэнергии и преобразование ее в солнечное топливо. При использовании данного подхода с помощью солнца электричества может быть получен водород, ключевой вектор развития чистой энергии будущего, используемый в дальнейшем для создания электрохимических элементов», — сказал М. Гретцель.

«Другими словами, солнечные панели будут генерировать много энергии полярным летом и явно не будут производить ее полярной зимой. В этом сценарии они должны быть объединены с производством «зеленого» водорода путем электролиза воды, который затем сжигается на обычной (но соответствующим образом адаптированной) газовой электростанции в зимние месяцы или используется для питания топливных элементов», — добавил Г. Снайт.

Ни пяди лишней земли

Одним из минусов солнечных электростанций, по которому они серьезно проигрывают, например, АЭС, является необходимость выделение больших незанятых площадей земли. Если все 100 % мировой энергии будет вырабатываться солнечными панелями с КПД модуля в 20 %, требуется от 1 до 2 % всей земной суши. Это сопоставимо с долей земли, покрытой сегодня дорогами, правда, намного меньше площади, используемой для сельского хозяйства, которая приближается к 50 %. Новые технологии создания панелей позволят снизить количество занимаемых площадей.

«Переход ко все более и более высокой эффективности очень важен для минимизации использования площадей, необходимых для фотоэлектрических систем. С такими технологиями, как тандемные или «трехпереходные» элементы, в течение следующих двух десятилетий мы ожидаем, что модули будут иметь КПД, близкий к 40 %. Это в два раза превышает современный средний КПД модулей и, следовательно, сразу же уменьшит требуемое использование земли вдвое. Кроме того, развертывание трехосного отслеживания или, возможно, плотно расположенных модульных массивов, ориентированных на восток/запад, еще больше увеличит плотность энергии и, следовательно, уменьшит требуемую для использования площадь», — сказал Г. Снайт.

Таким образом, применение новых технологий развития солнечных панелей позволяет решить не только проблему их более дешевого и эффективного использования, но и улучшить экологические условия на Земле.

«Использование земли, уже предназначенной для строительства зданий, дорог и других техногенных объектов, также является ключевой стратегией минимизации любого негативного воздействия на окружающую среду и землепользование. Кроме того, двойное использование земли для ведения сельского хозяйства и производства электроэнергии в «агроэнергетике» также является прогрессивным средством сведения к минимуму нашего негативного воздействия на Планету», — резюмировал эксперт.

Самые эффективные солнечные панели 2022 года — Обзоры чистой энергии

Обзоры и информация о лучших солнечных панелях, инверторах и батареях от SMA, Fronius, SunPower, SolaX, Q Cells, Trina, Jinko, Selectronic, Tesla Powerwall, ABB. Плюс гибридные инверторы, размеры аккумуляторов, литий-ионные и свинцово-кислотные аккумуляторы, автономные и сетевые энергосистемы.

Солнечная панель КПД  – это мера количества солнечного света (излучения), которое падает на поверхность солнечной панели и преобразуется в электричество. Благодаря многочисленным достижениям в области фотоэлектрических технологий за последние годы средний КПД преобразования панелей увеличился с 15 % до более чем 20 %. Этот значительный скачок эффективности привел к увеличению номинальной мощности панели стандартного размера с 250 Вт до 400 Вт.

Как подробно объясняется ниже, эффективность солнечной панели определяется двумя основными факторами; КПД фотогальванического (PV) элемента в зависимости от конструкции элемента и типа кремния, а также общий КПД панели в зависимости от компоновки элемента, конфигурации и размера панели. Увеличение размера панели также может повысить эффективность за счет создания большей площади поверхности для улавливания солнечного света, при этом самые мощные солнечные панели теперь достигают номинальной мощности до 700 Вт.

Эффективность ячейки

C Эффективность ell определяется структурой ячейки и типом используемой подложки, которая обычно представляет собой кремний P- или N-типа. Эффективность ячейки рассчитывается по так называемому коэффициенту заполнения (FF), который представляет собой максимальную эффективность преобразования фотоэлектрической ячейки при оптимальном рабочем напряжении и токе.

Конструкция ячейки играет важную роль в эффективности панели. Основные характеристики включают кремниевый тип, конфигурацию шин, тип соединения и пассивации (PERC). Панели, построенные с использованием дорогостоящих элементов IBC, в настоящее время являются наиболее эффективными (20-22%) благодаря подложке из кремния N-типа высокой чистоты и отсутствию потерь от затенения шин. Тем не менее, панели, разработанные с использованием новейших монокристаллических ячеек PERC, N-типа TOPcon и ячеек с усовершенствованным гетеропереходом (HJT), достигли уровней эффективности, значительно превышающих 21%. Сверхвысокоэффективные тандемные перовскитовые элементы все еще находятся в стадии разработки, но ожидается, что они станут коммерчески жизнеспособными в течение следующих нескольких лет.

Диаграмма эффективности солнечных элементов

, показывающая прогнозируемое повышение эффективности элементов с 2022 по 2025 год. Изображение предоставлено JA Solar

.

Эффективность панели

Эффективность солнечной панели измеряется в стандартных условиях испытаний (STC) при температуре ячейки 25 ° C, солнечном излучении 1000 Вт/м2 и массе воздуха 1,5. Эффективность (%) панели эффективно рассчитывается путем деления максимальной номинальной мощности или Pmax (Вт) в STC на общую площадь панели, измеренную в квадратных метрах.

На общую эффективность панели могут влиять многие факторы, в том числе; температура, уровень освещенности, тип ячейки и взаимосвязь ячеек. Удивительно, но даже цвет защитного листа может повлиять на эффективность. Черный задний лист может выглядеть более эстетично, но он поглощает больше тепла, что приводит к более высокой температуре ячейки, что увеличивает сопротивление, что, в свою очередь, немного снижает общую эффективность преобразования.

Тип, конструкция и конфигурация солнечной батареи влияют на эффективность панели

Панели, построенные с использованием усовершенствованного «встречно-штыревого заднего контакта» или ячеек IBC, являются наиболее эффективными. 5 сборная шина) моноэлементы. 60-ячеечные поли- или мультикристаллические панели, как правило, являются наименее эффективными и в равной степени самыми дешевыми панелями.

Топ-10 самых эффективных солнечных панелей *

В последние два года наблюдается всплеск производителей, выпускающих более эффективные солнечные панели на основе высокопроизводительного гетероперехода N-типа (HJT) и ячеек IBC. Впервые эффективность 10 лучших панелей теперь составляет 22% или выше. Панели SunPower Maxeon по-прежнему лидируют, но лишь тогда, когда новые панели Canadian Solar, Panasonic EverVolt H и REC Alpha Pure с ячейками N-типа HJT не отстают. Высокопроизводительные панели от SPIC и Belinus, использующие элементы IBC, также сократили этот разрыв, а панели нового поколения с полуразрезанными ячейками TOPCon N-типа с несколькими шинами (MBB) от Jinko Solar и Phono Solar помогли повысить эффективность панелей до до 22%.

Более эффективные панели, использующие элементы N-типа, также выигрывают от более низкой скорости деградации под действием света или LID, которая составляет всего 0,25% потерь мощности в год. При расчете 25-летнего срока службы панели многие из этих высокоэффективных панелей гарантированно по-прежнему будут генерировать 90% или более от первоначальной номинальной мощности, в зависимости от сведений о гарантии производителя.

#	Сделать	Модель	Мощность	Эффективность
1	SunPower	Максеон 6	440 Вт	22,8 %
2	Канадская солнечная батарея	CS6R-H-AG	440 Вт	22,5 %
3	РЕК	Альфа Чистый R	430 Вт	22,3 %
4	СПИК	Андромеда 2. 0	440 Вт	22,3 %
5	Qcells	Q.Tron-G1+	400 Вт	22,3 %
6	Панасоник	ЭверВольт H	410 Вт	22,2 %
7	Джинко Солар	Тигр НЕО	480 Вт	22,2 %
8	Белинус	М8 IBC Ультра	400 Вт	22,0 %
9	Лонги Солнечная	Хай-Мо 6	430 Вт	22,0 %
10	Phono Solar	Драко Моно-M6	430 Вт	22,0 %

* Панели для жилых помещений — от 54 до 66 ячеек (108-HC, 120-HC или 132-HC) и форматы ячеек 96/104. Не включает коммерческие панели длиной более 2,0 м.

Ниже представлена ​​последняя загружаемая диаграмма Clean Energy Reviews с 20 наиболее эффективными солнечными панелями на 2022 год, в которую для сравнения добавлены сведения о технологии фотоэлементов.

* Список самых эффективных солнечных панелей, о которых объявлено и которые, как ожидается, будут запущены в массовое производство в течение 2022 г. — Только жилые панели размером от 54 до 66 ячеек — Последнее обновление, декабрь 2022 г. — Новые панели все еще находятся на стадии подготовки к производству, которые будут добавлены в начале 2023 г.

Почему эффективность имеет значение

Термин «эффективность» часто используется, но несколько более эффективная панель не всегда соответствует панели лучшего качества. Многие люди считают эффективность наиболее важным критерием при выборе солнечной панели, но важнее всего качество изготовления, которое связано с реальными характеристиками, надежностью, обслуживанием производителя и гарантийными условиями. Подробнее о выборе качественных солнечных панелей читайте здесь.

Быстрая окупаемость

С точки зрения охраны окружающей среды повышение эффективности обычно означает, что солнечная панель окупает затраченную энергию (энергию, используемую для добычи сырья и производства солнечной панели) за меньшее время. Согласно подробному анализу жизненного цикла, большинство солнечных панелей на основе кремния уже окупают затраченную энергию в течение 2 лет, в зависимости от местоположения. Однако, поскольку эффективность панелей превысила 20%, срок окупаемости во многих местах сократился до менее 1,5 лет. Повышенная эффективность также означает, что солнечная система будет генерировать больше электроэнергии в течение среднего срока службы солнечной панели более 20 лет и быстрее окупать первоначальные затраты, что означает дальнейшее повышение рентабельности инвестиций (ROI).

Эффективность солнечной панели обычно дает хорошее представление о производительности, особенно потому, что во многих высокоэффективных панелях используются кремниевые элементы N-типа более высокого качества с улучшенным температурным коэффициентом и более низким снижением мощности с течением времени. Некоторые производители, такие как REC, Panasonic и SunPower, даже предлагают гарантии с сохранением выходной мощности на уровне 90 % или выше после 25 лет использования.

Солнечные панели с разной эффективностью — полипанель Trina 250 Вт, монопанели 300 Вт и 310 Вт, полуобрезанные 120 ячеек 315 Вт, мультишина 335 Вт и крайняя справа панель LG Neon R 360 Вт с высокой эффективностью 20,8%.

Площадь против эффективности

Эффективность имеет большое значение в размере требуемой площади крыши. Панели с более высоким КПД генерируют больше энергии на квадратный метр и, следовательно, занимают меньшую общую площадь. Это идеально подходит для крыш с ограниченным пространством, а также позволяет устанавливать системы большей мощности на любую крышу. Например, 12 высокоэффективных солнечных панелей мощностью 400 Вт, таких как панели LG или SunPower с эффективностью преобразования 21,8%, обеспечат примерно на 1200 Вт (1,2 кВт) большую общую солнечную мощность, чем такое же количество панелей аналогичного размера мощностью 300 Вт с меньшей мощностью преобразования 17,5%. % эффективность.

• 12 панелей по 300 Вт при КПД 17,5% = 3600 Вт

• 12 панелей по 400 Вт при КПД 21,8% = 4800 Вт

Эффективность в реальных условиях

В реальных условиях эффективность работы солнечных панелей зависит от многих внешних факторов. В зависимости от местных условий окружающей среды эти различные факторы могут снизить эффективность панели и общую производительность системы. Основные factors which affect solar panel efficiency are listed below:

• Irradiance (W/m2)

• Shading

• Panel orientation

• Temperature

• Местоположение (широта)

• Время года

• Пыль и грязь

0005 освещенность, затенение, ориентация и температура.

Приведенные выше кривые мощности показывают взаимосвязь между излучением и выходной мощностью панели.

Уровень солнечного излучения , измеряемый в ваттах на квадратный метр (Вт/м2), зависит от атмосферных условий, таких как облака и смог, широты и времени года. Естественно, если панель полностью затенена, выходная мощность будет очень низкой, но частичное затенение также может иметь большое влияние не только на эффективность панели, но и на общую эффективность системы. Например, небольшое затенение нескольких ячеек на одной панели может снизить выходную мощность на 50% и более, что, в свою очередь, может снизить мощность всей цепочки на аналогичную величину, поскольку большинство панелей соединены последовательно, и затенение одной панели влияет на всю цепочку. . Поэтому очень важно попытаться уменьшить или устранить затенение, если это возможно. К счастью, их дополнительные устройства , известные как оптимизаторы и микроинвертеры, которые могут уменьшить негативное влияние затенения, особенно когда затенено лишь небольшое количество панелей.

Эффективность в зависимости от температуры

Номинальная мощность солнечной панели, измеренная в ваттах (Вт), рассчитывается в соответствии со стандартными условиями испытаний (STC) при температуре элемента 25 ° C и уровне излучения 1000 Вт/м2. Однако в реальных условиях температура элемента обычно поднимается выше 25°С.0031° С, в зависимости от температуры окружающего воздуха, скорости ветра, времени суток и количества солнечного излучения (Вт/м2). В солнечную погоду внутренняя температура элемента обычно на 20-30°C выше температуры окружающего воздуха, что соответствует примерно 8-15% снижению общей выходной мощности — в зависимости от типа солнечного элемента и его температурного коэффициента. Чтобы обеспечить среднюю реальную оценку производительности солнечных панелей, большинство производителей также указывают номинальную мощность в условиях NOCT или Номинальная рабочая температура ячейки . Производительность NOCT обычно указывается при температуре элемента 45 ° C и более низком уровне солнечного излучения 800 Вт/м2, что пытается приблизиться к средним реальным условиям эксплуатации солнечной панели.

И наоборот, экстремально низкие температуры могут привести к увеличению выработки электроэнергии выше номинала, указанного на паспортной табличке, поскольку напряжение фотоэлемента увеличивается при более низких температурах ниже STC (25°C). Солнечные панели могут кратковременно превышать номинальную мощность панели (Pmax) в очень холодную погоду. Это часто происходит, когда полный солнечный свет пробивается после периода облачной погоды.

Температурный коэффициент мощности

Температуры ячейки выше или ниже STC уменьшат или увеличат выходную мощность на определенную величину для каждого градуса выше или ниже 25 ° C. Это известно как температурный коэффициент мощности , который измеряется в %/ ° C . Монокристаллические панели имеют средний температурный коэффициент -0,38%/° C, тогда как поликристаллические панели немного выше -0,40%/° C. Монокристаллические элементы IBC имеют гораздо лучший (более низкий) температурный коэффициент около -0,30%/ ° C, в то время как наиболее эффективными элементами при высоких температурах являются элементы HJT (гетеропереход) , которые составляют всего -0,25 % / ° C.

Сравнение температурных коэффициентов

Температурный коэффициент мощности измеряется в % на ° C — Чем ниже тем эффективнее

• Поликристаллические ячейки — 0,39до 0,43 % / ° C

• Монокристаллические клетки — от 0,35 до 0,40 % / ° C

• MonocryStalin

• Монокристаллические элементы HJT — от 0,25 до 0,27 % / ° C

На приведенной ниже диаграмме показана разница в потерях мощности между панелями, использующими различные типы фотоэлементов. Гетеропереход N-типа (HJT) и элементы IBC демонстрируют гораздо более низкие потери мощности при повышенных температурах по сравнению с обычными поли- и монокристаллическими элементами PERC.

Таблица сравнения мощности солнечной панели и температуры для различных типов элементов. Обратите внимание, что температура элемента (панели) обычно на 20–30 градусов выше температуры окружающего воздуха.

Таблица зависимости мощности от температуры Примечания:

• STC = Стандартные условия испытаний — 25 ° C (77 ° F)) Высокая температура ячейки = Типичная температура ячейки в жаркую летнюю погоду — 65 ° C (149 ° F)

• (#) Максимальная рабочая температура = Максимальная рабочая температура панели при экстремально высоких температурах, установленных на крыше темного цвета — 85 ° C (185 ° F)

Температура ячейки обычно на 20 ° C выше, чем температура окружающего воздуха, что соответствует снижению выходной мощности на 5-8% при NOCT. Однако температура ячейки может подняться до 85 ° C при установке на крыше темного цвета в очень жаркие 45 ° C безветренные дни, что обычно считается максимальной рабочей температурой солнечной панели.

Наиболее эффективные солнечные панели на рынке обычно используют монокристаллические кремниевые элементы N-типа (IBC) или другие высокоэффективные варианты N-типа, гетеропереходные (HJT) элементы. Большинство других производителей в настоящее время используют более распространенные моноэлементы PERC P-типа; однако несколько крупных производителей, в том числе JinkoSolar, Longi Solar и Trina Solar, в настоящее время начинают переходить на более эффективные элементы N-типа.

Эффективность различных типов солнечных фотоэлектрических ячеек

• Полицисталлин — от 15 до 18%

• 66696669650000000000000000000000000000009000. 9000.mallyn 9000.mallyn 9000.mallyn 9000.mallylin 9000.mallyn 9000.mallylin 9000.mallylin 9000.mallylin 9000.mallylin 9000.mallylin 9000.mallylin 9000.mallylin.

• Монокристаллический PERC — от 17,5 до 20%

• Монокристаллический N-тип — от 19 до 20,5%

• 9000до 21,7%

• Монокристаллический IBC N-типа — от 20 до 22,8%

* Приблизительная сравнительная таблица средней эффективности солнечных фотоэлементов — моно- и поликремниевые типы

Затраты и эффективность

Все производители выпускают ряд панелей с различными рейтингами эффективности в зависимости от типа используемого кремния и от того, используют ли они технологии PERC, многошинные шины или другие технологии ячеек. Очень эффективные панели с ячейками N-типа выше 21%, как правило, намного дороже , поэтому, если стоимость является основным ограничением, он лучше подходит для мест с ограниченным монтажным пространством, в противном случае вы можете заплатить больше за ту же мощность, которую можно было бы получить, используя 1 или 2 дополнительные панели. Тем не менее, высокоэффективные панели, использующие элементы N-типа, почти всегда превосходят панели, использующие элементы P-типа, и служат дольше панелей, использующих элементы P-типа, из-за более низкой скорости светоиндуцированной деградации или LID, поэтому дополнительные затраты обычно оправдывают себя в долгосрочной перспективе.

Например, высокоэффективная панель мощностью 400 Вт+ может стоить 350 долларов США и более, в то время как обычная панель мощностью 370 Вт обычно стоит около 185 долларов США. Это соответствует примерно 0,50 доллара за ватт по сравнению с 0,90 доллара за ватт. Хотя в случае с ведущими производителями, такими как Sunpower, Panasonic и REC, более дорогие панели обеспечивают более высокую производительность с более низкой скоростью деградации и, как правило, поставляются с более длительным гарантийным периодом производителя или продукта , поэтому часто это разумное вложение.

Размер панели и эффективность

КПД панели рассчитывается путем деления номинальной мощности на общую площадь панели, поэтому наличие панели большего размера не всегда означает более высокую эффективность. Однако более крупные панели с использованием ячеек большего размера увеличивают площадь поверхности ячеек, что повышает общую эффективность.

В большинстве бытовых панелей по-прежнему используются стандартные 6-дюймовые (156 мм) квадратные панели с 60 ячейками, в то время как в коммерческих системах используются панели большего формата с 72 ячейками. Однако, как поясняется ниже, в 2020 году появилась новая отраслевая тенденция к использованию панелей гораздо большего размера, построенных на основе новых ячеек большего размера, которые повысили эффективность панели и увеличили выходную мощность до впечатляющих 600 Вт.

Common Solar panel sizes

• 60 cell panel (120 HC) : Approx width 0.98m x length 1.65m

• 72 cell panel (144 HC) : Approx width 1.0m x length 2.0m

• 96/104-ячеечная панель: прибл. ширина 1,05 м x длина 1,60 м

• 66-секционная панель (132 HC) — прибл. ширина 1,10 м x длина 1,80 м m

HC = полуразрезанные ячейки

Стандартный размер Панель с 60 ячейками (1 м x 1,65 м) с КПД 18–20 % обычно имеет номинальную мощность 300–330 Вт, в то время как панель, использующая ячейки с более высокой эффективностью того же размера, может производить до 370 Вт. Как объяснялось ранее, в наиболее эффективных панелях стандартного размера используются высокопроизводительные ячейки N-типа IBC или ячейки со встречно-штыревыми задними контактами, которые могут достигать эффективности панели до 22,8% и генерировать впечатляющие 39от 0 до 440 Вт.

Популярные модули с половинными или разделенными ячейками имеют удвоенное количество ячеек при примерно одинаковом размере панели. Панель с 60 ячейками в формате половинной ячейки удваивается до 120 ячеек, а 72 ячейки в формате половинной ячейки имеют 144 ячейки. Конфигурация ячейки с половинным вырезом немного более эффективна, чем , поскольку напряжение на панели такое же, но ток распределяется между двумя половинами. Из-за более низкого тока панели с половинным вырезом имеют меньшие резистивные потери, что приводит к повышению эффективности и более низкому температурному коэффициенту, что также помогает повысить эффективность работы.

Новые Элементы большего размера и мощные панели мощностью более 600 Вт

Чтобы снизить производственные затраты, повысить эффективность и увеличить мощность, производители солнечных панелей отказались от стандартных 156-миллиметровых (6 дюймов) квадратных ячеек в пользу пластин большего размера. В настоящее время доступно множество различных размеров ячеек, наиболее популярными из которых являются 166 мм, 182 мм и 210 мм. Ячейки большего размера в сочетании с новыми большими форматами панелей позволили производителям разработать чрезвычайно мощные солнечные панели мощностью до 700 Вт . Ячейки большего размера имеют большую площадь поверхности и в сочетании с новейшими технологиями ячеек, такими как многошинная шина (MBB), TOPcon и мозаичная лента, могут повысить эффективность панели намного выше 22%.

18 марта 2022 г.

Обзор солнечных панелей REC

18 марта 2022 г.

REC является ведущим новатором в области технологий солнечных элементов и разрабатывает сверхэффективные элементы с гетеропереходом, которые являются основой высокопроизводительных панелей серии Alpha. Эти достижения в области солнечных элементов отличают REC от конкурентов и, как ожидается, станут отраслевым стандартом благодаря повышенной эффективности и надежности.

18 марта 2022 г.

17 марта 2022 г.

Обзор солнечных панелей SunPower 2022

17 марта 2022 г.

SunPower считается ведущим мировым производителем солнечных панелей, и лишь немногие производители конкурируют на том же уровне производительности и качества. SunPower также лидирует по эффективности, но действительно ли дополнительные затраты того стоят? Мы изучаем линейку панелей SunPower и смотрим, соответствуют ли они рекламе.

17 марта 2022 г.

1 марта 2022 г.

Q-элементы Обзор солнечных батарей и аккумуляторов

1 марта 2022 г.

Компания Q Cells, базирующаяся в Южной Корее, является одним из шести ведущих многонациональных производителей солнечных панелей и одним из лидеров отрасли в области солнечных инноваций и технологий. Мы рассматриваем высокопроизводительные панели G9 и G10 последнего поколения, а также все новые аккумуляторные системы хранения Q.Home Core.

1 марта 2022 г.

29 сентября 2021 г.

Обзор солнечных панелей Hyundai

29 сентября 2021 г.

Hyundai — крупный южнокорейский производитель солнечных панелей, предлагающий ряд высококачественных панелей на основе уникальной технологии с черепичными элементами. Мы рассмотрим новую линейку панелей и объясним, как работают ячейки из гонта, а также преимущества по сравнению с более распространенными панелями из половинчатых ячеек.

29 сентября 2021 г.

категории
Информация

Новейшие технологии солнечных панелей 2022 — обзоры чистой энергии

новичок в солнечной энергии? Начни здесь

За последние два года произошел своего рода взрыв в новых солнечных технологиях с панелями следующего поколения, в которых используются различные передовые конструкции фотоэлементов и инновации, помогающие повысить эффективность, снизить деградацию и повысить надежность. В то время как некоторые из недавних достижений, включая микрошины и архитектуры ячеек без зазоров, были приняты многими производителями, другие инновации и комбинации являются новыми. В этой статье мы объясним, как эти новые технологии солнечных элементов повышают эффективность, улучшают общую производительность и увеличивают срок службы солнечной панели.

Большинство производителей панелей предлагают ряд моделей, включая обычные варианты начального уровня и более продвинутые высокоэффективные варианты с новыми технологиями, такими как ячейки высокой плотности, шины из микропровода и пассивация на задней стороне. Ниже приведен список ведущих технологий фотоэлектрических элементов, используемых сегодня:

• HJT — ячейки с гетеропереходом

• TOPCon — туннельные оксидные пассивированные контакты

0006 Cell Construction

• PERC — Пассивированные задние клетки эмиттера

• Multi Busbar — Multi Ribbon и Micro -Wire Busbars

• Сплит — Calf -Cal -Cut -Cut -Cut Cut -Cut Cut -Cut Cut -Cut Cut -Cut Cut -Cut и 1000. 13. 10009 000 — Calf -Cal -Cut -Cut -Cut -Cut -Cut -Cut -Cut -Cut -Cut -Cut -Cut -Cut и 1000. 1000. 1000. 1000. Вырезанные ячейки

• Ячейки с галькой — Множественные перекрывающиеся ячейки

•  IBC — Ячейки с межпальцевым задним контактом

Эти инновации и многое другое0005 подробно описан ниже. предлагает различные улучшения эффективности, теневыносливости и повышенной надежности, при этом многие производители предлагают до 25 лет гарантии на продукцию и от 25 до 30 лет гарантии производительности. Тем не менее, со всеми доступными новыми вариантами панелей стоит провести некоторое исследование, прежде чем инвестировать в солнечную установку. В нашей обзорной статье о качественных солнечных панелях мы объясняем, как выбрать надежную солнечную панель, и выделяем лучших производителей на рынке.

Ниже приведен наш список самых передовых солнечных панелей, доступных в настоящее время, оцененных в соответствии с технологией фотоэлементов, повышением эффективности, производительностью и инновациями. Наиболее эффективные солнечные панели см. в нашем подробном обзоре эффективности солнечных панелей.

* Ведущая модель, использующая самые передовые фотоэлементы, предлагаемые в настоящее время производителем

HJT = ячейки с гетеропереходом, MBB = многошинные шины, бесщелевые = ячейки с высокой плотностью, легированные галлием = кремний, легированный галлием

Узнайте о разнице между солнечными батареями N-типа и P-типа здесь.

Эффективность солнечной панели

Эффективность солнечной панели является одним из нескольких важных факторов и зависит как от типа фотоэлемента, так и от технологии панели. Средняя эффективность панелей значительно увеличилась за последние годы с 15% до более чем 20%, поскольку производители внедряют новейшие технологии и инновации. См. более подробную информацию о многих методах, используемых для повышения эффективности, в нашем подробном обзоре самые эффективные солнечные панели доступны.

Самые эффективные солнечные панели

В настоящее время самые эффективные солнечные панели в мире производятся с использованием монокристаллических кремниевых элементов IBC N-типа и обеспечивают уровень эффективности выше 22%. Недостатком является то, что элементы IBC N-типа, безусловно, являются самыми дорогими в производстве, хотя более высокие первоначальные затраты часто перевешиваются повышенной эффективностью, улучшенными характеристиками при более высоких температурах и минимальной светоиндуцированной деградацией (LID), что означает гораздо более высокие выход энергии в течение срока службы панели. Sunpower и SPIC являются двумя ведущими производителями, которые используют элементы IBC N-типа. Тем не менее, в последних панелях от REC, Panasonic и Canadian Solar используются очень эффективные ячейки с гетеропереходом N-типа (HJT), которые имеют чрезвычайно низкий температурный коэффициент мощности, что означает, что они могут превзойти ячейки IBC N-типа при определенных условиях. Полный список самых эффективных солнечных панелей см.

• SunPower — Maxeon 3 — 22,8% Эффективность

• Canadian Solar — CS6R -MS 9000. 22,5%. Alpha Pure R — 22,3% Эффективность

• SPIC — Andromeda 2,0 — 22,3% Эффективность

• Q -ячейки —

• .0006 Q.Tron G1 — 22,3% Эффективность

• Panasonic — Evervolt H — 22,2% Эффективность

.

— количество потерь мощности при повышении температуры элемента. Все солнечные элементы и панели оцениваются с использованием стандартных условий испытаний (STC — измерено при 25 ° C) и медленно снижают выходную мощность по мере увеличения температуры элемента. Обычно температура камеры составляет 20-35°С.0031 ° C выше температуры окружающего воздуха, что соответствует снижению выходной мощности на 8-14%.

Коэффициент температуры мощности — более низкий показатель

• Полицисталлические клетки — от 0,4 до 0,43 % / ° C

• Monocrystalline Blate Belline -0,35-10230

• Monocrystalline Blate Belline -0,35 до 0.40230.

• Monocrystalline Blate.

• Монокристаллические ячейки IBC — от 0,29 до 0,31 % / ° C

• Монокристаллические ячейки HJT — от 0,25 до 0,27 % / ° C

Тепловое инфракрасное изображение солнечной батареи

Монокристаллические Ячейки IBC , более подробно описанные ниже, имеют гораздо более низкий температурный коэффициент -0,30%/° C по сравнению со стандартными поликристаллическими и монокристаллическими ячейками. Тем не менее, ячеек с лучшими характеристиками при повышенных температурах — это ячейки с гетеропереходом (HJT), такие как от Panasonic и REC, о которых мы расскажем в последнем разделе этой статьи.

PERC — Пассивированные элементы

За последние несколько лет PERC стал предпочтительной технологией для многих производителей моно- и поликристаллических элементов. PERC расшифровывается как « Passivated Emitter and Rear Cell », что представляет собой более продвинутую архитектуру ячеек, использующую дополнительные слои на задней стороне ячейки для поглощения большего количества фотонов света и повышения общей «квантовой эффективности». Распространенной технологией PERC является местный Al-BSF или местный алюминиевый фон с задней поверхностью (см. схему ниже). Однако было разработано несколько других вариантов, таких как PERT (пассивированный задний излучатель с полной диффузией) и PERL (пассивный излучатель и задний с локальной диффузией).

Директор Австралийского центра перспективных фотоэлектрических систем Университета Нового Южного Уэльса, профессор Мартин Грин изобрел концепцию PERC, которая в настоящее время широко используется большинством производителей солнечных панелей по всему миру.

Задний слой PERC и локальный AI-BSF (алюминиевое поле задней поверхности) — изображение предоставлено LONGi Solar

Ячейки Q были первыми, кто внедрил технологию PERC в мультикристаллические ячейки, но используют название Q.antum для своего диапазона модулей PERC. Солнечная батарея Jinko недавно побила рекорд эффективности солнечной энергии, зафиксировав 24,79% от монокристаллического элемента PERC N-типа. Ячейки Mono PERC в настоящее время являются самым популярным и эффективным типом ячеек у большинства производителей, включая Winaico, Trina Solar , Q Cells , LONGi Solar, Jinko Solar , Risen и JA Solar теперь используют архитектуру ячеек PERC.

Несколько сборных шин — MBB

Маленькие серебристые металлические штифты на каждой ячейке передают ток на шины. Совсем недавно многие производители перешли от традиционных ленточных шин к многопроводным шинам или MBB.

Шины представляют собой тонкие провода или ленты, которые проходят по каждой ячейке и видны на большинстве солнечных панелей. Шины выполняют две основные функции: они собирают электроны с маленьких металлических пальцев на поверхности ячейки и соединяют переднюю часть ячейки с задней стороной соседней ячейки, создавая цепь по всей панели. По мере того, как фотоэлементы становились более эффективными, они генерировали больше тока, и за последние годы большинство производителей перешли от 4 или 5 стандартных ленточных шин к 9.или несколько сборных шин (MBB). Некоторые ячейки более крупного формата, такие как ячейки 210 мм, разработанные Trina Solar, имеют 12 шин, в то время как линейка REC Alpha имеет впечатляющие 16 микрошин.

Мультишина по сравнению со стандартной ленточной шиной — Изображение предоставлено Trina Solar (нажмите, чтобы увеличить)

Дополнительным преимуществом большего количества шин является то, что микротрещина ячейки возникает из-за удара, больших нагрузок или людей, идущих по панелям, Дополнительные шины помогают снизить вероятность развития трещины/трещин в горячую точку, поскольку они обеспечивают альтернативные пути для протекания тока.

Компания LG была первым производителем, использовавшим круглые шины из микропровода в линейке панелей Neon 2. LG назвала эту технологию «Cello», что означает «соединение ячеек, электрически малые потери, низкое напряжение и усиление оптического поглощения». Другими словами, многопроводная технология Cello снижает электрическое сопротивление и повышает эффективность.

Сплит-модули с половинчатыми ячейками

За последние несколько лет большинство ведущих производителей перешли на использование ячеек половинного или половинного размера вместо традиционных полноразмерных квадратных ячеек. Квадратные ячейки разрезаются лазером пополам и собираются в две группы ячеек (верхнюю и нижнюю), которые работают вместе параллельно. Эта конфигурация ячеек имеет множество преимуществ, включая повышенную эффективность за счет более низких резистивных потерь на шинах, поскольку каждая группа ячеек работает при одном и том же напряжении, но вдвое меньшем токе. Меньший ток также приводит к более низкая рабочая температура ячейки помогает уменьшить потенциальное образование и серьезность горячих точек из-за локального затенения, грязи или повреждения ячейки. Кроме того, поскольку каждая группа ячеек вдвое меньше, расстояние между шинами уменьшается вдвое, что означает, что можно использовать шины меньшего размера, что приводит к меньшим потерям на затенение шин и повышению эффективности.

Совсем недавно ряд производителей, таких как Trina Solar, начали производить очень большие квадратные элементы со стороной 210 ​​мм, которые можно разрезать на три части, известные как элементы с вырезом 1/3. Эти ячейки большого формата используются для производства мощных панелей мощностью до 600 Вт.

Половинчатая ячейка Улучшение теневыносливости

Одним из самых больших преимуществ панелей с разделенной ячейкой является частичное затенение. Если верхняя или нижняя часть панели заштрихована, это не влияет на работу незаштрихованной части. Это связано с тем, что две секции или группы ячеек соединены параллельно и действуют как две небольшие отдельные панели. Во время частичного затенения в верхней или нижней части напряжение сохраняется, а ток снижается на 50 %, что приводит к значительному повышению производительности системы при частичном затенении.

Солнечные элементы

Half-cut используются в панелях с разделенными ячейками для повышения эффективности и улучшения производительности в частично затененных условиях.

Ячейки с черепицей

Серия SunPower P Солнечные батареи с черепичной конструкцией — Изображение предоставлено Sunpower

Ячейки с черепичной кровлей — это новая технология, в которой используются перекрывающиеся тонкие полоски ячеек, которые можно собирать горизонтально или вертикально поперек панели. Черепичная ячейка изготавливается путем лазерной резки обычной полноразмерной ячейки на 5 или 6 полос и укладки их слоями в конфигурации черепицы с использованием клея для соединения задней стороны. Небольшое перекрытие каждой полосы ячеек скрывает единственную шину, которая соединяет полосы ячеек. Эта уникальная конструкция покрывает большую площадь поверхности панели, поскольку не требует подключения шин на передней стороне, которые частично затеняют ячейку, что повышает эффективность панели, как описано ниже для ячеек IBC.

Seraphrim Eclipse использует формат ячеек с горизонтальной черепицей.

Еще одним преимуществом является то, что длинные ячейки черепицы обычно соединяются параллельно, что значительно снижает эффект затенения, поскольку каждая длинная ячейка эффективно работает независимо. Кроме того, ячеистые ячейки относительно дешевы в производстве, поэтому они могут быть очень экономичным и высокопроизводительным вариантом, особенно если частичное затенение является проблемой.

Компания Seraphim была одним из первых производителей, выпустивших модульные ячейки с высокопроизводительными панелями Eclipse. Панель SunPower P серии — это самая экономичная панель в линейке SunPower, предназначенная в первую очередь для крупномасштабных приложений. Другие известные производители, производящие солнечные панели с черепичными элементами, включают Hyundai , Yingli Solar и ZNshine.

Ячейки высокой плотности

Чтобы еще больше повысить эффективность панелей, производители начали внедрять методы устранения вертикального зазора между ячейками. Удаление стандартных вертикальных зазоров в 2-3 мм между ячейками приводит к тому, что большая часть общей площади поверхности панели способна поглощать солнечный свет и, таким образом, генерировать энергию, что, в свою очередь, увеличивает общую эффективность панели. Это может показаться относительно простой модификацией, но небольшой зазор обеспечивает пространство для изгиба шин и соединения ячеек от передней стороны одной ячейки к задней стороне соседней ячейки.

Уменьшенные промежутки между ячейками для увеличения плотности ячеек — Изображение предоставлено Trina Solar

Существует несколько методов, разрабатываемых для сведения к минимуму или устранения зазора между ячейками, наиболее распространенным из которых является простое уменьшение зазора примерно с 2 мм до 0,5 мм, поскольку для соединения шин все еще требуется некоторое пространство. Для традиционных больших ленточных шин требовалось несколько миллиметров пространства для изгиба между передней и задней частями ячеек. Однако переход к использованию многошинных шин гораздо меньшего размера позволил значительно сократить зазор.

Повышение эффективности с использованием технологии ячеек Tiling Ribbon для устранения зазора между ячейками — Изображение предоставлено Jinko

Для достижения этой цели компания JinkoSolar разработала то, что компания называет Tiling Ribbon или TR Cells. Технология Tiling Ribbon устраняет зазор между ячейками, слегка перекрывая ячейки и используя метод компрессионного соединения. Мозаика ленточных ячеек также значительно снижает количество необходимого припоя, что снижает количество необходимого серебра, что делает панели более дешевыми и более экологически чистыми.

Сотовая технология IBC

Задняя сторона ячейки Sunpower ‘Maxeon’ IBC с тонкими металлическими решетчатыми проводниками, которые повышают эффективность, помогают укрепить ячейку и предотвращают микротрещины.

Ячейки IBC или со встречно-штыревым задним контактом имеют сетку из 30 или более проводников, встроенных в заднюю часть ячейки, в отличие от традиционных ячеек, которые имеют от 5 до 6 больших видимых ленточных шин и несколько пальцев на передней стороне ячейки. Наиболее очевидная проблема с более распространенной конструкцией сборных шин, открытых спереди, заключается в том, что они частично затеняют ячейку и отражают часть световых фотонов, что снижает эффективность. Ячейки IBC не страдают этой проблемой и, в качестве бонуса, выглядят намного «чище» без открытых шин.

Кремниевые элементы IBC не только более эффективны, но и намного прочнее обычных элементов, поскольку задние слои укрепляют весь элемент и помогают предотвратить микротрещины, которые в конечном итоге могут привести к выходу из строя. Sunpower использует высококачественный твердый медный задний слой IBC в своей запатентованной конструкции ячейки «Maxeon», а также металлическую зеркальную поверхность с высокой отражающей способностью, чтобы отражать любой свет, который проходит обратно в ячейку. Задняя сторона камеры IBC «Maxeon», показанной ниже, чрезвычайно устойчива к нагрузкам и изгибам, в отличие от обычных ячеек, которые по сравнению с ними относительно хрупкие.

В то время как PERC и двусторонняя технология являются предметом обсуждения в солнечном мире, наиболее эффективной и надежной технологией по-прежнему остается монокристаллическая ячейка N-типа . В первом типе солнечных элементов, разработанном в 1954 году лабораториями Bell, использовалась легированная кремниевая пластина N-типа, но со временем более экономичный кремний P-типа стал доминирующим типом элемента: более 80% мирового рынка в 2017 году использовали P клетки -типа. Поскольку большой объем и низкая стоимость являются основными движущими факторами P-типа, ожидается, что N-тип станет более популярным по мере дальнейшего снижения производственных затрат и повышения эффективности.

Солнечные элементы TOPCon

TOPCon расшифровывается как Tunnel Oxide Passivated Contact и представляет собой более совершенную архитектуру кремниевых элементов N-типа, которая помогает уменьшить так называемые рекомбинационные потери в элементе, что, в свою очередь, повышает эффективность элемента. . Из-за комплексного ряда факторов в солнечном элементе происходит несколько потерь, которые вызывают утечку электронов и рекомбинацию обратно в кремний без образования электрического тока. Ультратонкий слой TOPCon помогает снизить эти потери при минимальном увеличении стоимости производственного процесса. Концепция TOPCon была впервые предложена немецким исследовательским институтом солнечной энергетики Fraunhofer ISE еще в 2014 году, но только в 2019 году.что эта технология была достаточно продвинутой для масштабного развертывания и в настоящее время используется несколькими крупными производителями, включая Trina Solar, JA Solar и Longi Solar, для достижения эффективности панелей выше 22%.

Гетеропереход — элементы HJT

Солнечные элементы HJT используют основу из обычного кристаллического кремния с дополнительными ультратонкими слоями аморфного кремния на каждой стороне, образуя так называемую гетеропереход . Дополнительные слои аморфного кремния уменьшают так называемую рекомбинацию в переходе NP, что по существу означает снижение потерь и повышение эффективности элемента.

Компания Panasonic создала линейку эффективных панелей HIT и в течение многих лет была лидером в технологии ячеек HJT. Группа REC также недавно выпустила панели серии Alpha, в которых используются полуразрезанные ячейки HJT в сочетании с 16 микрошинами (16BB) для достижения впечатляющего КПД панели 22,1%.

Конструкция ячейки Panasonic HiT (HJT) — Изображение предоставлено Panasonic Corporation

Уникальные панели Panasonic HIT доступны в Японии и Северной Америке; к сожалению, они недоступны в Австралии. Учитывая высокие средние температуры в Австралии, они станут отличным выбором для крыш и крупномасштабных коммерческих помещений.

Улучшенные характеристики при высоких температурах

Самая впечатляющая характеристика HJT-ячеек — невероятно низкое температурный коэффициент , который примерно на 40% ниже по сравнению с обычными мульти- и монокремниевыми кристаллическими элементами. Мощность солнечной панели оценивается в соответствии со стандартными условиями испытаний (STC), которые измеряются при температуре элемента 25 ° C . Каждый градус выше температуры STC снижает выходную мощность на небольшой процент, известный как температурный коэффициент мощности . В обычных многоэлементных и одноэлементных батареях температурный коэффициент составляет от 0,38% до 0,42% на ° C, которые в сумме могут снизить общую производительность до 20% в очень жаркие безветренные дни. Для сравнения, у ячеек HJT очень низкий температурный коэффициент 0,26%/ ° C.

Следует отметить, что температура панели и ячейки также зависит от типа крыши, ее цвета, угла наклона и скорости ветра, поэтому плоская установка панелей на очень темную крышу обычно снижает производительность панели по сравнению с крышами более светлого цвета.

Диаграмма, показывающая повышенную производительность и эффективность гетеропереходных солнечных элементов при высоких температурах.

5 декабря 2022 г.

Самые эффективные солнечные панели 2022

5 декабря 2022 г.

Почему важна эффективность солнечных батарей? Мы объясняем заблуждения относительно эффективности и перечисляем наиболее эффективные панели от ведущих производителей, использующих новейшие технологии фотоэлементов.

5 декабря 2022 г.

24 ноября 2022 г.

Лучшие системы солнечных батарей 2022

24 ноября 2022 г.

Выбрать лучшую солнечную батарею непросто из-за большого разнообразия доступных типов батарей, каждая из которых имеет разные характеристики и области применения. Здесь мы выделяем лучшие в мире системы солнечных батарей для домов, предприятий и автономных энергосистем.

24 ноября 2022 г.

10 октября 2022 г.

Объяснение зарядки электромобиля от домашней солнечной батареи

10 октября 2022 г.

Продажи электромобилей (EV) быстро растут, и владельцы домов ищут способы зарядки электромобилей с помощью солнечной энергии. В этой статье мы объясним, как вы можете заряжать электромобиль, используя собственную солнечную батарею на крыше, и рассмотрим множество различных доступных зарядных устройств для электромобилей, включая интеллектуальные зарядные устройства, которые обеспечивают зарядку только от солнечной энергии и функции управления нагрузкой.

10 октября 2022 г.

28 сентября 2022 г.

Лучшие умные зарядные устройства для электромобилей

28 сентября 2022 г.

Мы рассматриваем лучшие интеллектуальные зарядные устройства для электромобилей для максимального увеличения выработки электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями на крыше, и снижения потребления электроэнергии. Кроме того, мы объясним, как работает динамическая балансировка нагрузки, рассмотрим новейшие функции интеллектуальной зарядки электромобилей и различные приложения, используемые для настройки и мониторинга каждого зарядного устройства.

28 сентября 2022 г.

06.09.2022

Домашние солнечные батареи — Сравнение и стоимость

06 сентября 2022 г.

Знакомство с многочисленными вариантами домашних солнечных батарей, а также подробные обзоры, сравнение цен, альтернативы покупке батареи, солнечной зарядке электромобилей и базовое руководство по наиболее популярным системам солнечных батарей.

6 сентября 2022 г.

2 сентября 2022 г.

Описание двунаправленных зарядных устройств — V2G, V2H и V2L

2 сентября 2022 г.