Um höhere Effizienz und Qualität zu erzielen und gleichzeitig die Herstellungskosten zu senken, entwickelt und verbessert sich die Solarzellentechnologie ständig. PERC-Solarzellen sind heutzutage in der PV-Industrie beliebt. PERC steht für Passivated Emitter und Rear Cell .
Einführung in die PERC-Technologie
Eine PERC-Solarzelle ist einfach eine effizientere Solarzelle. Dies bedeutet, dass mit PERC-Zellen gebaute Solarzellen Sonnenlicht effizienter in Strom umwandeln können. Mit PERC-Solarzellen gekapselte Solarmodule sind in der Regel sowohl bei niedrigen Einstrahlungsbedingungen als auch bei hohen Temperaturen besser als herkömmliche Panels. Die PERC-Technologie steigert die Effizienz durch Hinzufügen von SiO2- oder Al2O3-Dünnfilmschichten auf der Rückseite einer herkömmlichen Solarzelle , was mehrere Vorteile für die Effizienz der Zelle bietet.
Außerdem erfordert ein Upgrade auf PERC-Fertigung keine großen Änderungen an den bestehenden Zellherstellungsprozessen. Für die Hersteller ist es relativ einfach, zu kostengünstigen PERC-Zellen mit höherer Effizienz zu produzieren.
Der Unterschied zwischen PERC-Solarzellen und Standardsolarzellen
Eine PERC-Solarzelle unterscheidet sich im Aufbau nicht wesentlich von einer typischen Photovoltaik-Solarzelle. Beide Arten von Solartechnologie verwenden Silizium-Wafer, um einen Elektronenstrom unter Verwendung der einfallenden Sonnenstrahlung zu erzeugen, und der Gesamtaufbau der Zelltypen ist sehr ähnlich. Der Hauptunterschied zwischen PERC-Zellen und typischen monokristallinen photovoltaischen Zellen ist die Integration einer Passivierungsschicht auf der Rückseite, einer Materialschicht auf der Rückseite der Zellen, die drei Hauptvorteile bietet, die die Effizienz der Zelle steigern.
Wie führt eine Passivierungsschicht auf der Rückseite zu einer Steigerung der Solarzelleneffizienz? Hier sind die drei Möglichkeiten, wie die Passivierungsschicht in einer PERC-Solarzelle die Gesamteffizienz erhöht:
1. Reflexion des Lichts von der Rückseite der Zelle
Eine rückseitige Passivierungsschicht reflektiert Licht, das durch die Siliziumzelle fällt, ohne in das Silizium zurück absorbiert zu werden, wodurch die Solarzelle einen zweiten Absorptionsversuch erhält. Diese Reflexion des Lichts bedeutet, dass mehr einfallende Sonnenstrahlung von der Siliziumzelle absorbiert wird, wodurch die Zelle effizienter wird.
2. Reduzierte Rekombination der rückseitigen Oberfläche
Die Hinzufügung einer rückseitigen Passivierungsschicht verringert die "Elektronenrekombination" in der Solarzelle. Elektronrekombination ist, vereinfacht gesagt, die Neigung der Elektronen zur Rekombination, was zu einer Blockierung der freien Bewegung von Elektronen durch die Solarzelle führt. Diese Hemmung der Bewegung freier Elektronen führt zu nicht optimalen Zellwirkungsgraden. In einer PERC-Solarzelle wird die Elektronenrekombination reduziert, um die Effizienz zu steigern.
3. Reduzierte Wärmeaufnahme
Der dritte Vorteil einer PERC-Solarzelle ist die Reflexion bestimmter Lichtwellenlängen. Ein Siliziumwafer in einer Solarzelle kann nur Licht mit Wellenlängen von bis zu 1180 Nanometer (nm) absorbieren. Lichtwellen mit höherer Wellenlänge durchlaufen das Silizium und werden von der Metallrückseite des Solarmoduls absorbiert, wodurch Wärme entsteht. Wenn Solarzellen erhitzt werden, arbeiten sie mit niedrigeren Wirkungsgraden. Die rückseitige Passivierungsschicht in PERC-Solarzellen ist speziell dafür ausgelegt, Licht mit einer Wellenlänge über 1180 nm zu reflektieren, die Wärmeenergie in der Solarzelle zu reduzieren und folglich die Effizienz zu steigern.
Zusätzliche Schritte der PERC-Solarzelle
Die PERC-Technologie kann so leistungsfähig sein, dass der Effizienzgewinn offensichtlich ist, aber die minimale Investition, die erforderlich ist, um mit der Herstellung von PERC-Solarzellen anstelle von monokristallinen Standard-Solarzellen zu beginnen. Um eine PERC-Zelle herzustellen, sind zwei zusätzliche Fertigungsschritte erforderlich:
Aufbringen der Passivierungsschicht auf der Rückseite
Laser- / chemische Ätzung zum Öffnen kleiner Taschen in der Passivierungsschicht
Diese zwei Schritte verursachen keine signifikanten Kosten für den Solarzellenherstellungsprozess und führen zu einer qualitativ hochwertigeren, energiedichten Solarzelle. Ein klassisches Hindernis für neue Solarzellentechnologie sind die Kosten für die Produktion neuer Geräte. PERC-Solarzellen erfordern nur sehr geringe Geldinvestitionen, um auf ein besseres Produkt umzusteigen.
Prozessablauf der PERC- und Bifacial-PERC-Solarzelle
Der Prozessablauf von PERC und BiPERC (Bifacial PERC) ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Vorteile der PERC-Technologie für Solar-PV-Investitionen
Solarzellen, die mit PERC-Technologie gebaut wurden, weisen auf Solaranlagen mit höherer Energiedichte hin. Dies bedeutet, dass Sie mit weniger PERC-Sonnenkollektoren die gleiche Menge an Energie erzeugen können, als dies bei herkömmlichen Sonnenkollektoren der Fall wäre. Wenn Sie weniger Sonnenkollektoren für Ihre Installation benötigen, können Sie Ihre Kosten senken. Je weniger Paneele Sie benötigen, desto mehr Flexibilität haben Sie auf Ihrem Dach, um Ihre Paneele zu positionieren. Wenn der geeignete Dachraum begrenzt ist, kann durch die Verwendung von PERC-Solarmodulen oder anderen hocheffizienten Paneelprodukten eine Solaranlage die von Ihnen benötigte Leistung realisieren.
Die Reduzierung der Anzahl der benötigten Solarmodule hat den Vorteil, dass die Kosten für das Balance-of-System (BOS) Ihrer Solarstromanlage niedriger sind. BOS-Kosten sind im Allgemeinen alle Kosten, die für Solaranlagenkomponenten entstehen, die nicht die Solarmodule selbst sind. Wechselrichter , Rack und Verkabelung berücksichtigen alle Ihre BOS-Kosten, und je weniger Panels Sie benötigen, desto weniger zusätzliche Komponenten benötigen Sie ebenfalls.