Kilde: thesolarnerd.com
Solcellepaneleffektivitet refererer til hvor mye lys et solcellepanel konverterer til strøm. Jo høyere effektivitet, jo mer strøm får du fra panelet for samme lysmengde. For en utplassering på taket med begrenset plass, kan dette være en veldig viktig funksjon.
Effektiviteten har vært stigende jevnlig gjennom årene, da produsenter fortsetter å finne måter å skvise mer strøm ut av samme sollys. Men når grensene for hver teknologi er nådd, trenger forskere og ingeniører å stikke i sekken med triks for å finne nye måter å effektivisere veksten på.
En av de nyeste teknologiene som finner veien inn i markedet for solcellepaneler er heterojunction-solceller. Mens Panasonic har hatt denne teknologien i noen år med HIT-panelene, utløp patentene på heterojunction-teknologi i 2010, og flere produsenter begynner å distribuere den i produktene sine.
Hva er heterojunksjonssolar
Hetereojunction solceller kombinerer to forskjellige teknologier i en celle: en krystallinsk silisiumcelle klemt mellom to lag med amorf "tynnfilms" silisium. Brukt sammen tillater disse teknologiene mer energi å høstes sammenlignet med å bruke begge teknologiene alene.
Den vanligste typen solcellepaneler er laget med krystallinsk silisium - enten monokrystallinsk eller polykrystallinsk. Silisiumkrystallene dyrkes til blokker og skjæres deretter i tynne ark, ofte ved hjelp av en diamanttrådsag, for å danne individuelle celler.
En mindre vanlig type fotovoltaisk celle er tynn film, som er laget med en rekke materialer, hvorav den ene er amorf silisium. I motsetning til krystallinsk silisium har amorf silisium ikke en vanlig krystallinsk struktur. I stedet blir silisiumatomer tilfeldig bestilt. For produksjon betyr dette at amorft silisium kan avsettes på en overflate - en enklere og rimeligere prosess enn dyrking og skjæring av silisiumkrystaller.
I seg selv er amorf silisium mindre effektiv til å konvertere sollys til strøm. Imidlertid har den fordelen med mindre kostbar produksjon. Denne lave kostnaden og fleksibiliteten i den typen materialer som amorf silisium kan deponeres på er et par viktige fordeler.
Med heterojunksjonssoleceller har en konvensjonell krystallinsk silisiumskive amorft silisium avsatt på front- og bakflatene. Dette resulterer i et par lag med tynnfilmsol som absorberer ekstra fotoner som ellers ikke ville bli fanget av den midterste krystallinske silisiumskiven.
Diagram over en heterojunksjonscelle
Hvordan heterojunksjon solceller øker effektiviteten
En solcelle er laget av et tynt materiale som fanger opp en brøkdel av sollys som treffer den. Det er imidlertid ikke helt ugjennomsiktig. Noe sollys vil passere rett gjennom cellen, og noen vil også sprette av overflaten.
Heterojunction solteknologi drar fordel av dette ved å bygge et solcellepanel av tre forskjellige lag med fotovoltaisk materiale. Det midterste laget av monokrystallinsk silisium gjør det meste av arbeidet med å gjøre sollys om til strøm.
Det er et topplag av amorf tynnfilmsilisium som fanger opp litt sollys før det treffer det krystallinske laget, og det griper også litt sollys som reflekterer lagene nedenfor. Det er veldig tynt, så mye av sollyset passerer rett gjennom. Men likevel genererer den nok strøm til å gjøre ekstra kostnadene verdt.
På baksiden av det krystallinske silisiumet ligger et annet tynnfilmsjikt. Den fanger opp sollys som går gjennom de to første lagene. Hvis panelet er et glass-på-glass-design med et gjennomsiktig bakpanel, vil dette bakre tynnfilmsjiktet legge til en betydelig mengde strøm på grunn av sollys som reflekteres fra bakken.
Ved å bygge et panel av en sandwich av tre forskjellige solcellelag, kan et heterojunksjons solcellepanel oppnå en effektivitet på 21% eller høyere. Dette kan sammenlignes med paneler som bruker forskjellige teknologier for å oppnå høy ytelse.
Fordeler med heterojunction solar
De viktigste fordelene med heterojunksjon solceller i forhold til konvensjonelle krystallinske silisiumceller er:
Høyere effektivitet
Potensielt lavere kostnader sammenlignet med andre teknologier som brukes til å forbedre ytelsen, for eksempel PERC
Lavere temperaturskoeffisient (forbedret ytelse i høye temperaturer)
Effektiviteten til heterojunction-paneler som for tiden er på markedet, varierer fra 19,9% opp til 21,7% med de nyeste HJT-panelene fra REC Solar. Selv om dette ikke er det høyeste på markedet - den nåværende mesteren er Maxeon-celler som tilbys av SunPower, som når opp til 22,7% effektivitet, men det er en betydelig forbedring i forhold til konvensjonelle monokrystallinske celler.
I tillegg kan de andre teknologiene som produsenter bruker for å oppnå svært høy effektivitet være mer kostbare. For eksempel bruker SunPowers Maxeon-celler en tykk kobberblokk på baksiden av hver celle. Selv om denne tilnærmingen hjelper Maxeon-celler til å være de mest effektive cellene som finnes på markedet, er det ikke billig å bruke så mye kobber.
Til sammenligning er amorf silisium en relativt billig teknologi. Selv om denne typen tynnfilmsolar ikke er så effektiv som krystallinsk silisium, drar den fordel av relativt enkel produksjon. Ved å kreve færre produksjonstrinn enn andre teknologier, har heterojunction paneler potensialet til å være kostnadseffektive enn andre typer.
Endelig kan HJT-paneler ha en fordel når det gjelder ytelse med høy temperatur. Solcellepaneler er mindre effektive ved høye temperaturer. Dette er et kjent fenomen - temperaturytelsen er faktisk oppført på databladet til ethvert solcellepanel. Se etter temperaturkoeffisientstall og PTC-, NOCT- eller CEC-effektverdier .
En fordel med tynnfilmsolar er imidlertid at den har en bedre temperaturkoeffisient enn krystallinsk silisium. Dette betyr at høye temperaturer har mindre innvirkning på tynnfilm som konvensjonelt monokrystallinsk eller polykrystallinsk silisium.
Med to lag tynnfilmsilisium får heterojunction-paneler en fordel i forhold til konvensjonelle solcellepaneler når det gjelder å opprettholde høy ytelse når temperaturen stiger.
