Quelle: thesolarnerd.com
Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls bezieht sich darauf, wie viel Licht ein Solarmodul in Strom umwandelt. Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr Strom erhalten Sie vom Panel bei gleicher Lichtmenge. Für eine Bereitstellung auf dem Dach mit begrenztem Speicherplatz kann dies eine sehr wichtige Funktion sein.
Die Effizienz ist im Laufe der Jahre stetig gestiegen, da die Hersteller immer wieder nach Wegen suchen, mehr Strom aus der gleichen Menge Sonnenlicht herauszuholen. Wenn jedoch die Grenzen jeder Technologie erreicht sind, müssen Wissenschaftler und Ingenieure in ihre Trickkiste greifen, um neue Wege zu finden, um die Effizienz weiter zu steigern.
Eine der neuesten Technologien, die ihren Weg in den Markt für Solarmodule für Verbraucher finden, sind Solarzellen mit Heteroübergang. Während Panasonic diese Technologie seit einigen Jahren mit seinen HIT-Panels einsetzt, sind die Patente für die Heteroübergangstechnologie 2010 abgelaufen, und immer mehr Hersteller beginnen, sie in ihren Produkten einzusetzen.
Was ist Heteroübergang Solar
Hetereoübergangssolarzellen kombinieren zwei verschiedene Technologien in einer Zelle: eine kristalline Siliziumzelle, die zwischen zwei Schichten aus amorphem „Dünnschicht“ -Silizium angeordnet ist. Zusammengenommen ermöglichen diese Technologien die Gewinnung von mehr Energie als bei alleiniger Verwendung beider Technologien.
Die gebräuchlichste Art von Sonnenkollektoren besteht aus kristallinem Silizium - entweder monokristallin oder polykristallin. Die Siliziumkristalle werden zu Blöcken gezüchtet und dann mit einer Diamantdrahtsäge in dünne Bleche geschnitten, um einzelne Zellen zu bilden.
Ein weniger verbreiteter Typ von Photovoltaikzellen ist ein Dünnfilm, der aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt wird, von denen eines amorphes Silizium ist. Im Gegensatz zu kristallinem Silizium hat amorphes Silizium keine regelmäßige kristalline Struktur. Stattdessen sind die Siliziumatome zufällig angeordnet. Für die Herstellung bedeutet dies, dass amorphes Silizium auf einer Oberfläche abgeschieden werden kann - ein einfacher und kostengünstigerer Prozess als das Züchten und Schneiden von Siliziumkristallen.
Amorphes Silizium selbst kann Sonnenlicht weniger effizient in Elektrizität umwandeln. Es hat jedoch den Vorteil einer kostengünstigeren Herstellung. Diese geringeren Kosten und Flexibilität bei der Art der Materialien, auf denen amorphes Silizium abgeschieden werden kann, sind einige wichtige Vorteile.
Bei Heteroübergangssolarzellen hat ein herkömmlicher kristalliner Siliziumwafer amorphes Silizium auf seiner Vorder- und Rückseite abgeschieden. Dies führt zu ein paar Schichten Dünnschichtsolar, die zusätzliche Photonen absorbieren, die sonst vom mittelkristallinen Siliziumwafer nicht eingefangen würden.
Diagramm einer Heteroübergangszelle
Wie Heteroübergangssolarzellen die Effizienz steigern
Eine Solarzelle besteht aus einem dünnen Material, das einen Teil des Sonnenlichts einfängt, das auf sie trifft. Es ist jedoch nicht ganz undurchsichtig. Ein Teil des Sonnenlichts fällt direkt durch die Zelle und ein Teil wird von der Oberfläche reflektiert.
Die Heteroübergangssolartechnologie nutzt dies, indem sie aus drei verschiedenen Schichten Photovoltaikmaterial ein Solarpanel baut. Die mittlere Schicht aus monokristallinem Silizium macht den größten Teil der Arbeit, Sonnenlicht in Elektrizität umzuwandeln.
Es gibt eine obere Schicht aus amorphem Dünnschichtsilizium, die etwas Sonnenlicht einfängt, bevor es auf die kristalline Schicht trifft, und es nimmt auch etwas Sonnenlicht auf, das von den darunter liegenden Schichten reflektiert wird. Es ist sehr dünn, so viel Sonnenlicht fällt durch. Trotzdem wird genug zusätzlicher Strom erzeugt, damit sich die zusätzlichen Kosten lohnen.
Auf der Rückseite des kristallinen Siliziums befindet sich eine weitere Dünnschicht. Es fängt das Sonnenlicht ein, das durch die ersten beiden Schichten fällt. Wenn es sich bei der Platte um ein Glas-auf-Glas-Design mit einer transparenten Rückseite handelt, fügt diese hintere Dünnschicht aufgrund des vom Boden reflektierten Sonnenlichts eine erhebliche Menge Strom hinzu.
Durch den Bau eines Panels aus einem Sandwich aus drei verschiedenen Photovoltaikschichten kann ein Solarpanel mit Heteroübergang einen Wirkungsgrad von 21% oder mehr erreichen. Dies ist vergleichbar mit Panels, die unterschiedliche Technologien verwenden, um eine hohe Leistung zu erzielen.
Vorteile von Heteroübergang Solar
Die Hauptvorteile von Heteroübergangssolarzellen gegenüber herkömmlichen kristallinen Siliziumzellen sind:
Höhere Effizienz
Potenziell niedrigere Kosten im Vergleich zu anderen Technologien zur Leistungsverbesserung wie PERC
Niedrigerer Temperaturkoeffizient (verbesserte Leistung bei hohen Temperaturen)
Der Wirkungsgrad der derzeit auf dem Markt befindlichen Heteroübergangsmodule reicht von 19,9% bis 21,7% mit den neuesten HJT-Modulen von REC Solar. Dies ist zwar nicht die höchste auf dem Markt - der aktuelle Champion sind die von SunPower angebotenen Maxeon-Zellen, die einen Wirkungsgrad von bis zu 22,7% erreichen -, aber es ist eine signifikante Verbesserung gegenüber herkömmlichen monokristallinen Zellen.
Darüber hinaus können die anderen Technologien, mit denen Hersteller sehr hohe Wirkungsgrade erzielen, teurer sein. Beispielsweise verwenden die Maxeon-Zellen von SunPower einen dicken Kupferblock auf der Rückseite jeder Zelle. Während dieser Ansatz Maxeon-Zellen hilft, die effizientesten Zellen auf dem Markt zu sein, ist die Verwendung von so viel Kupfer nicht billig.
Im Vergleich dazu ist amorphes Silizium eine relativ billige Technologie. Diese Art von Dünnschichtsolar ist zwar bei weitem nicht so effizient wie kristallines Silizium, profitiert jedoch von einer relativ einfachen Herstellung. Heteroübergangspaneele erfordern weniger Herstellungsschritte als andere Technologien und können daher kostengünstiger sein als andere Typen.
Schließlich können HJT-Platten einen Vorteil haben, wenn es um Hochtemperaturleistung geht. Sonnenkollektoren sind bei hohen Temperaturen weniger effektiv. Dies ist ein bekanntes Phänomen. Tatsächlich ist die Temperaturleistung im Datenblatt jedes Solarmoduls aufgeführt. Suchen Sie nach Temperaturkoeffizienten und PTC-, NOCT- oder CEC-Nennleistungen .
Ein Vorteil von Dünnschichtsolar ist jedoch, dass es einen besseren Temperaturkoeffizienten als kristallines Silizium aufweist. Dies bedeutet, dass hohe Temperaturen den Dünnfilm weniger beeinflussen als herkömmliches monokristallines oder polykristallines Silizium.
Mit zwei Schichten Dünnschichtsilizium erhalten Heteroübergangsmodule einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Solarmodulen, wenn es darum geht, bei steigender Temperatur eine hohe Leistung aufrechtzuerhalten.
