Quelle: Sinovoltaik
PERC: Effizienzsteigerung und Kostensenkung
In Bezug auf Forschung und Entwicklung gibt es in unserer Branche zwei offensichtliche Schwerpunkte: Kostensenkung und Effizienzsteigerung.
Mit Wirkungsgraden über 20% hat die PERC-Solarzellentechnologie mit Sicherheit einen Vorteil gegenüber herkömmlichen P-Typ-Si-Solarzellen, die nur etwa 18 bis 19% produzieren.
Die Effizienzgewinne der PERC-Technologie bedeuten eine Leistungssteigerung von 5 bis 10 W für ein 60-Zellen-Monomodul. Neben einem höheren Wirkungsgrad wird die PERC-Solarzellentechnologie möglicherweise auch einen Kostenvorteil haben. Dies setzt jedoch voraus, dass eine ausreichende PERC-Produktionskapazität installiert und die Produktion hochgefahren wurde. Und ja .. die Fabriken in Asien haben ihre PERC-Kapazität erhöht ..
Warum wird PERC die dominierende Solarzellentechnologie sein?
Da PERC mit vorhandenen Siebdruckgeräten kompatibel ist, können Hersteller ihre vorhandenen Produktionslinien relativ einfach aufrüsten.
Viele asiatische Hersteller wie JA Solar, Trina Solar, NeoSolar, Gintech, Hanwha Q Cells und Suntech haben bereits ihre Produktionslinien aufgerüstet, und mehrere andere sind dabei, dies zu tun. Darüber hinaus sind namhafte Anbieter von PV-Produktionsmaschinen wie Meyer Burger und Centrotherm an der Herstellung von PERC-Zellproduktionsanlagen beteiligt.
Was sind die wichtigsten asiatischen Hersteller mit PERC Solarzellentechnologie
Solarworld gab im Juli 2015 bekannt, dass das Unternehmen derzeit die weltweit größte Produktionskapazität für PERC-Zellen besitzt. Die derzeitige Kapazität zur Herstellung von Zellen erreichte 800 MW.
Für ein Unternehmen wie Solarworld ist es sinnvoll, seine hocheffizienten Produktionslinien zu erweitern, da sie sich hauptsächlich auf die Märkte mit hohem ASP (durchschnittlichem Verkaufspreis) konzentrieren.
Branchenkenner wissen, dass es nicht mehr lange dauert, bis die Kosten gesenkt werden. Die asiatischen Hersteller werden diese Kapazitäten einholen und übertreffen. Tatsächlich sehen wir zum Zeitpunkt des Schreibens, dass die großen chinesischen Hersteller die PERC-Kapazität schnell erweitern:
JA Solar - PERCIUM Solarzellen
Die erwartete Produktionskapazität der PERCIUM-Solarzellen von JA Solar beträgt im Jahr 2015 350 MW. Dies ist nur ein kleiner Teil der erwarteten Gesamtverkaufskapazität von 3,6 bis 4,0 GW (PV-Tech).
Das Unternehmen hat eine durchschnittliche Conversion-Effizienz von 20,4% erreicht. JA Solar begann bereits 2014 mit der Vermarktung seiner PERCIUM 60-Zellen-Solarmodule hauptsächlich in Japan, Großbritannien, Israel, China und Deutschland.
Suntech - HYPRO Solarzellen
Gut zu sehen, dass Shunfeng, der Eigentümer der Marke Suntech, auch bei Suntech in modernisierte Produktionslinien investiert und die PERC-Solarzellentechnologie implementiert.
Die erste Produktionslinie für Hypro-Module wurde im Juli 2015 in Betrieb genommen und Suntech hat damit begonnen, hocheffiziente Module für seine ersten Projekte auszuliefern. Die Suntech-Module mit 60 Zellen und 290 W erreichen eine max. Mit einer Umwandlungseffizienz von 20,5% und einem 72-Zellen-Hydro-Modul von 345 W.
Trina Solar - Honig M Plus
Anfang 2015 brachte Trina Solar unter dem Namen Honey Plus sowohl ein Poly- als auch ein Mony-PERC-Solarmodul auf den Markt. Das Monomodul heißt Honey M Plus. Der Poly Honey Plus erreichte einen Wirkungsgrad von 18,7%, 60 Zellen erreichten 275 W, während der Honey M Plus einen Umwandlungswirkungsgrad von 20,4% aufwies, was ein 60-Zellen-Modul 285 W (Trina) ergibt.
Trina Solar gibt an, die Honey Plus PERC-Solarzellen mit fünf frontseitigen Sammelschienenkontakten anzubieten, was den Widerstand geringfügig senkt und die Zuverlässigkeit erhöht. Warum ist eine Solarzelle mit 5 Sammelschienen zuverlässiger? Der Hauptgrund ist, dass es die Wirkung inaktiver Teile einer Solarzelle im Falle von Mikrorissen verringert.
Jinko Solar - Eagle + Module
Im Mai 2015 eröffnete Jinko Solar eine neue Produktionsstätte für PERC-Zellen und -Module in Penang, Malaysia. Die Solarzellenkapazität wurde mit 500 MW und die PV-Modulkapazität mit 450 MW (Jinko Solar) angegeben. Jinko gab kürzlich bekannt, dass es in seinem Labor ein hocheffizientes 60-Zellen-, 306,9-W-Modul hergestellt hat. Die regelmäßigen Produktionseffizienzen scheinen jedoch weit unter dieser Leistung zu liegen.
Wie verbessert die PERC-Zelltechnologie die Leistung von Solarmodulen?
Wie bereits erläutert, sind PERC-Solarzellen mit einer zusätzlichen Schicht am Boden der Solarzelle versehen. Diese zusätzliche Schicht wird als dielektrische Passivierungsschicht bezeichnet.
Konventionelles Design von Silizium-Solarzellen
PERC Solarzellendesign
Es gibt drei Hauptgründe, warum die dielektrische Passivierungsschicht zur Effizienzsteigerung beiträgt:
1. Die zusätzliche dielektrische Passivierungsschicht reduziert die Elektronenrekombination:
Die Rekombination von Elektronen ist die Tendenz der Elektronen, sich zu rekombinieren und im Grunde genommen den freien Fluss der Elektronen durch die Solarzelle zu blockieren, was bedeutet, dass sie ihren potenziellen Wirkungsgrad nicht erreichen können emittieren und zu mehr elektrischem Strom beitragen.
2. Die zusätzliche dielektrische Passivierungsschicht erhöht die Fähigkeit der Solarzelle, Licht einzufangen:
Die dielektrische Schicht reflektiert das Licht, das die Solarzelle passiert, ohne Elektronen zu erzeugen. Durch das Reflektieren dieses Lichts erhalten die Photonen mehr Gelegenheit, elektrischen Strom zu erzeugen.
3. Die zusätzliche dielektrische Passivierungsschicht reflektiert Wellenlängen über 1180 nm aus der Solarzelle, die normalerweise Wärme erzeugen würden:
Siliziumwafer absorbieren Wellenlängen über 1180 nm nicht mehr. In normalen Solarzellen werden solche Wellenlängen leicht von der Rückseitenmetallisierung absorbiert und in Wärme umgewandelt.
Vergleich PERC-Solarzelle und Standardsolarzelle
Wie Sie wissen, verringert Wärme die Umwandlungseffizienz der Solarzelle. Die dielektrische Passivierungsschicht reflektiert Wellenlängen über 1180 nm aus der Solarzelle heraus und hilft der Solarzelle, durch Aufrechterhaltung kühlerer Temperaturen effizienter zu arbeiten.
Rückblick: Wie wird aus einer Solarzelle Strom erzeugt?
Eine herkömmliche Solarzelle aus kristallinem Silizium (c-Si) besteht aus zwei Schichten mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften. Die beiden Schichten heißen Basis und Emitter. Der Punkt, an dem sich Basis und Emitter treffen, wird als Schnittstelle bezeichnet.
Ein elektrisches Feld wird dort erzeugt, wo sich die beiden Schichten berühren - dieser Punkt wird als Schnittstelle bezeichnet. Die Grenzfläche zieht negativ geladene Elektronen in den Emitter, sobald sie die Grenzfläche erreicht.
Wenn Licht in die Solarzelle eintritt, werden die Elektronen von den Siliziumatomen freigesetzt. Wenn Elektronen freigesetzt werden, können sie sich frei durch den Siliziumwafer bewegen. Die Elektronen tragen jedoch nur dann zum elektrischen Strom bei, wenn sie die Grenzfläche zwischen dem Emitter und der Basis erreichen.
Verschiedene Arten von Wellenlängen
Kürzere Wellenlängen (blaues Licht) erzeugen hauptsächlich Elektronen in der Nähe der Vorderseite der Solarzelle, während längere Wellenlängen (rotes Licht) Elektronen auf der Rückseite der Zelle erzeugen. Einige der längeren Wellenlängen passieren den Wafer, ohne Strom zu erzeugen.
Hier macht die dielektrische Schicht auf der Rückseite der Solarzelle den Unterschied.
Wie die PERC-Zelltechnologie unterschiedliche Wellenlängen erfasst
Die Sonne sendet Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen aus und erzeugt bei Erreichen der Siliziumzellenstruktur Elektronen auf verschiedenen Ebenen der Solarzellenstruktur.
Die PERC-Technologie erhöht die Fähigkeit der Zelle, längere Wellenlängen abzufangen. Die längeren Wellenlängen treten besonders morgens und abends (Sonne unter einem Winkel) oder an bewölkten Tagen auf.
Blaues Licht mit kürzeren Wellenlängen wird während dieser Zeit von der Atmosphäre absorbiert, da es einen längeren Weg zurücklegen muss, um die Erdoberfläche zu erreichen. Rotes Licht wird von der Erdatmosphäre weniger leicht absorbiert.
Der Hauptgrund, warum die PERC-Technologie bessere Energieerträge zeigt, ist die reflektierende dielektrische Schicht auf der Rückseite der Solarzellen, die dazu beiträgt, auch morgens, abends oder bei bewölktem Wetter mehr rotes Licht zu absorbieren.