Technolgia PERC - Wprowodzenie
PERC(Passivated Emitter Rear Cell technology), lub inaczej technologia produkji ogniw i paneli fotowoltaicznych P-Type.
Technologia PERC, to najbardziej rozpowszechniony sposób produkcji ogniw fotowoltaicznych oraz paneli słonecznych. Panele P Type, to ok. 70% wszystkich produkowanych modułów fotowoltaicznych na świecie. Dzięki temu, że technologia jest wiodąca w ostatnich kliku latach, cena i dostępność tych paneli, jest na optymalnym poziomie. Jednak jak w każdej technologii szczyt popularności, często oznacza zmierzch dominacji. W przypadku PERC, również można zauważyć powolny regres technologiczny i przejście z technologii P-Type na N-Type i HJT.
Jak Działa Ogniwo PERC
Jak każde ogniwa słoneczne, P- TYPE przekształcają światło słoneczne w energię elektryczną.
Konwencjonalne ogniwo fotowoltaiczne, działa poprzez bezpośrednie przekształcanie światła słonecznego w energię elektryczną.
Światło składa się z elementarnych cząstek zwanych fotonami. Podróżując z prędkością światła, fotony zderzają się z krzemem w ogniwie słonecznym. W tym momencie jedna z czterech rzeczy może się przytrafić fotonowi:
- Foton zostaje odbity.
Foton przechodzi bezpośrednio przez ogniwo słoneczne. - Foton jest absorbowany przez komórkę i zamieniany na ciepło.
- Ogniwo słoneczne wychwytuje foton i wzbudza elektron, tworząc elektryczność.
Jak widać, nie każdy foton wytwarza energię elektryczną w ogniwie: w przypadku paneli słonecznych PERC, wydajności przekształcania oscyluje około 20%. Najlepsze seryjnie produkowane panele fotowoltaiczne P-Type osiagają 21%.
Ogniwa słoneczne są zdolne do wychwytywania fotonów tylko w określonym zakresie energii, dlatego wiele fotonów po prostu przechodzi lub jest absorbowanych przez krzem bez wzbudzania elektronu, a tym samym bez produkcji prądu.
PERC to jedna z technologii, obok HJT i siostrzanej N-TYpe służących do poprawy współczynnika przechwytywania.
Jak PERC poprawia wydajność ogniw słonecznych?
Aby zwiększyć liczbę fotonów wychwytywanych przez ogniwo słoneczne, technologia PERC posiada dwie dodatkowe warstwy z tyłu ogniwa. Warstwy te poprawiają ruch elektronów w komórce fotowoltaicznej, a także odbijają światło z powrotem do wnętrza ogniwa słonecznego, dając drugą szansę na wychwycenie elektronów, które w przeciwnym razie po prostu przeszłyby przez krzem.
P-TYPE vs N-TYPE
Pod pewnymi względami ogniwa słoneczne są naprawdę proste. Pada w nie światło, wytrącając elektrony z atomów krzemu. Komórka jest zbudowana w taki sposób, że elektrony są często blokowane przed powrotem do atomów, z których pochodzą. Zamiast tego przemieszczają się przez cienką siatkę drutów na górze komórki do jej tyłu i podczas tej podróży, przekształcane sa na prąd.
Tak właśnie odbywa się to, w ogniwie słonecznym typu P. Ponieważ P oznacza dodatni (positive), a ogniwo fotowoltaiczne ma dodatnią podstawę, która przyciąga do niego ujemnie naładowane elektrony.
Dokładnie odwrotny proces, odbywa się w ogniwach typu N. Ponieważ podstawa jest ujemna, to elektrony wędrują od ujemnego dna do dodatniej góry.
To właśnie robią komórki typu N. Obecnie są one używane tylko przez niektórych producentów(Jolywood, AKCOME, Risen czy Jinergy) paneli z najwyższej półki. Ale ponieważ zapewniają przewagę w zakresie wydajności, stają się coraz bardziej popularne i mogą ostatecznie zastąpić konwencjonalne ogniwa słoneczne typu P. Oznacza to, że do dna ogniw słonecznych nie będą już transportowane elektrony, co jest dobre, ponieważ poprawi to wydajność paneli słonecznych.
PERC gorsze niż N-Type i HJT?
Największa różnica między N i P Type, polega na tym, że zwykłe ogniwa typu P mają dodany do krzemu, problematyczny pierwiastek boru, podczas gdy ogniwa typu N otrzymują znacznie bardziej optymalny pierwiastek – fosfor.
Zwykle zanieczyszczenia w krzemie są złe. Ale jeśli chodzi o sprawienie, by ogniwa słoneczne działały, muszą być “zanieczyszczone”.
To zanieczyszczenie nazywa się wzbogaceniem, a dodanie go nazywa się wzbogacaniem. Powoduje to różnicę w ładunku elektrycznym między górną a dolną częścią ogniwa, gdy pada na nie światło.
Bor używany w ogniwach typu P działa dobrze, ale ma pewne wady. Z jednej strony powoduje degradację wywołaną światłem “LID”. Zmniejsza ona wydajność paneli słonecznych o około 1,5% procent po ich pierwszych kilku dniach na słońcu. Efekt LID, uwzględnia się w mocach paneli. Efekt ten, szkodzi wydajności i jest jednym z powodów, dla których nawet duzi inwestorzy są zbyt optymistyczni, jeśli chodzi o to, ile energii elektrycznej będą generować ich systemy fotowoltaiczne i farmy słoneczne.
Fosfor nie ma takiego efektu, więc ogniwa typu N zaczynają od wysokiej wydajności, bez spadków wyłonych efektem LID.
Inną zaletą jest to, że niektóre rodzaje zanieczyszczeń w prodkucji ogniw fotowoltaicznych, najwyraźniej mniej wpływają na komórki typu N.
Panel PERC- Jak Działa?
W przypadku najczęściej produkownaych komórek krzemowych typu P, podstawa komórki jest dodatnia, a górna część jest ujemna. Górna warstwa krzemu N Type, w której gromadzą się elektrony, nazywana jest emiterem. Ponieważ ujemne elektrony na górze są zablokowane przed podążaniem najkrótszą drogą do dodatnich atomów poniżej, przechodzą przez cienką siatkę drutów na powierzchni ogniwa i podróżują, aż dotrą do dna ogniwa słonecznego. Gdy już zaczną swoją podróż, możliwe jest ich wykorzystanie w produkcji prądu.
Elektrony i atomy rekombinują pod metalowymi stykami na powierzchni lub z tyłu ogniwa, zmniejszając napięcie i ograniczając moc wyjściową ogniwa fotowoltaicznego. Efekt ten można zredukować przez pasywację, co oznacza pierwsza litera w PERC.
Pasywacja ogniwa fotowoltaicznego.
Pasywacja polega na utworzeniu warstwy utlenionego materiału. Warstwa pod siatką drutów na powierzchni ogniwa PERC, to zwykle tlenek glinu. Z tyłu ogniwa znajduje się tlenek glinu lub tlenek krzemu, a następnie warstwa azotku krzemu. Wszystko to składana się na cztery litery w PERC – Pasivated Emmiter i Rear CELL, czyli tylna komórka.
Z tyłu ogniwa metalowe styki nadal muszą dotykać ogniwa krzemowego. Dlatego przy użyciu laser, do wycinania otworów w tylnej warstwie pasywacyjnej, tworzy się otwory, aby metalowe styki mogły wejść.
Efektywność Paneli PERC
AKCOME dla modułów Half-CUT P-Type osiąga sprawność między 19,5% a 20,5%. Należy uwzględnić, że są to moduły Double Glass.
Jinergy w panelu fotowoltaicznym PERC osiąga również sprawność na poziomie 19,5-20,5%%, co jest również solidnym wynikiem.
MOC PERC
AKCOME nominalnie oferuje w zależności od wielkości ogniw:
355W-375W w serii HalfCUT
430W-450W w serii 144 ogniwa
Jinergy oferuje w serii Half-Cut glass-glass odpowiednie:
120 ogniw 370W-390W
144 ogniwa 430W-450W
Farma Fotowoltaiczna – Panele PERC
W kwestii ceny z pewnością panele PERC, są dedykowane dużym inwestycjom. Większość farm fotowoltaicznych oraz elektrowni słonecznych pracuje na ogniwach typu P. By maksymalnie wykorzystać potencjał tej techn0logii należy wybierać panele bifacjalne z podwójnie szklaną konstrukcją (GLASS-GLASS). Co w połączniu z niższą degradacją krzemu wzbogacanego Galem, pozawala na generowanie znacznych oszczędności w ciągu 30 lat użytkowania względem zwykłych paneli PERC.
WADY I ZALETY TECHNOLOGIA PERC
Najlepsze Panele Fotowoltaiczne- Typu P?
Dzięki optymalizacji procesu produkcji ogniw, ogniwa słoneczne wykonane z krzemu wzbogacanego Galem (GA) wykazały poprawę wydajności o 0,06-0,12%. W porównaniu do płytek domieszkowanych Borem.
W ciągu ostatnich kilku lat uwagę zwróciło zjawisko degradacji wydajności ogniw / modułów słonecznych, wywołaną światłem i podwyższoną temperaturą “LeTID”. Uważa się, że LeTID jest spowodowany interakcją między zanieczyszczeniem metalami a wodorem przy produkcji wafli krzemowych. W przypadku ogniw fotowoltaicznych domieszkowanych Galem, łatwiej jest kontrolować LeTID , ponieważ nie ma potrzeby wprowadzania nadmiernej ilości wodoru do przetwarzania ogniwa w celu złagodzenia LID, co jest wymagane w przypadku płytek domieszkowanych Borem.
PERC GA wzbogacane Galem.
Problemy LID i LeTID można skutecznie rozwiązać, stosując monokrystaliczne płytki krzemowe z galem. W porównaniu z waflem krzemowym wzbogacanym borem, wafel krzemowy z galem może w pewnym stopniu poprawić wydajność ogniw PERC.
W ogniwach PERC z galem nie występuje defekt bor-tlen, więc nie występuje typowe zjawisko LID bor-tlen.
Badania zdecydowanie wskazują, że zastosowanie płytek krzemowych wzbogacanych galem, może skutecznie złagodzić początkowy LID, który powoduje spadek wydajności płytki krzemowe Typu P z borem.
Cena Paneli PERC
Z uwagi na popularność technologii oraz mnogość producentów, cena ogniw i paneli fotowoltaicznych P Type, jest ich największą zaletą. W zakupie bezpośrednim producentów TIER II lub nie kwalifikowanych w Bloomberg, cena możemy wynosić nawet 0,180 euro za W/p. Jednak by mieć gwarancję niezawodności 30 letniej oraz najwyższej efektywności cena za moduł bifacialny PERC kształtuje się w przedziale 0,200-0,215 euro za W/p.
Panel PERC a Bifacjalność
Dwustronność czyli bifacjalność PERC wynosi w okolicach 70%. Jest, to zauważalnie mniej niż w panelach N-Type, zwłaszcza HJT. Nie mniej jednak konfiguracja glass-glass z bifacjalną produkcja energii, jest najlepszym wyborem dla dużych projektów takich jak biznesowe intalacje i farmy fotowoltaiczne.
Sprzedaż i dystrybucja PERC Gall w Polsce i Europie :
Jacek Serwin – j.serwin@eprad.pl – +48 793 416 519
