Powstał najwydajniejszy panel fotowoltaiczny bazujący na krzemie
Obecnie najlepsze panele fotowoltaiczne, które są dostępne na rynku, mają sprawność 24 proc. Opracowaniem modułu o znacznie wyższej sprawności pochwalili się Niemcy.
Zeszły rok w przemyśle fotowoltaicznym stał pod znakiem nowych rekordów sprawności ogniw i paneli fotowoltaicznych. Na koniec 2023 r. najlepszy moduł pod tym względem oferował chiński producent Aiko. Złożony z ogniw typu N wykonanych w technologii ABC moduł o mocy 620 Wp miał sprawność 24 proc.
Drugi na liście pod względem sprawności był moduł oferowany przez innego chińskiego producenta – LONGi. Jego najlepszy moduł, bazujący na ogniwach typu P wykonanych w technologii HPBC, miał już jednak wyraźnie niższą sprawność, na poziomie 23,2 proc. Trzeci był natomiast moduł firmy Huasun, którego sprawność sięga 23,02 proc.
W czołówce najlepszych paneli fotowoltaicznych pod tym względem próżno szukać produktów z Europy. Teraz jednak chińskiemu przemysłowi fotowoltaicznemu wyzwanie rzucili niemieccy naukowcy z instytutu Fraunhofer ISE.
Moduł o sprawności 25 proc.
Jeszcze niedawno wydawało się, że know-how Niemców w zakresie budowy paneli fotowoltaicznych jest już mocno w tyle za technologiami rozwijanymi przez chiński przemysł fotowoltaiczny. Fraunhofer ISE niedawno ogłosił opracowanie modułu fotowoltaicznego bazującego wyłącznie na komponentach pochodzących z Europy. Sprawność tego modułu, wynosząca 20,8 proc., mocno jednak odstaje od światowej (chińskiej) czołówki.
Teraz jednak Niemcy z Fraunhofer ISE ogłosili opracowanie modułu fotowoltaicznego o sprawności wynoszącej aż 25 proc. Zmierzono ją na module o powierzchni 1,68 m2. Osiągnięcie takiego wyniku było możliwe dzięki naniesieniu na tradycyjne krzemowe ogniwa fotowoltaiczne warstwy perowskitowej. Krzemowo-perowskitowy tandem dał świetne efekty.
Dr Stefan Glunz, dyrektor działu fotowoltaiki w Fraunhofer ISE, podkreśla, że osiągnięta sprawność modułu na poziomie 25 proc. jest wyższa niż sprawność najlepszych krzemowych modułów PV wykonanych w formacie przemysłowym.
– Do jego produkcji wykorzystano technologię możliwą do zastosowania w produkcji masowej, co pokazuje ogromny potencjał technologii tandemowej dla branży fotowoltaicznej – komentuje dr Glunz.
Fraunhofer ISE współpracował w tym zakresie z brytyjską firmą Oxford PV, która przygotowuje się do produkcji tandemowych ogniw krzemowo-perowskitowych w mieście Brandenburg an der Hevel położonym niedaleko Berlina.
Rekordowa sprawność ogniwa fotowoltaicznego z krzemu i perowskitu
Oxford PV w ubiegłym roku pochwalił się osiągnięciem rekordowej sprawności ogniwa fotowoltaicznego wykonanego z krzemu i perowskitu. Wyniosła ona 28,6 proc. Obecnie brytyjska firma na swojej pilotażowej linii produkcyjnej ma wytwarzać ogniwa tandemowe w formacie M6 (166 x 166 mm), których średnia sprawność wynosi 26,8 proc. Jeszcze w tym roku ruszyć ma seryjna produkcja takich ogniw.
Brytyjczycy zapewniają, że z czasem będą wdrażać do produkcji ogniwa o jeszcze wyższej sprawności. Teoretyczna maksymalna sprawność ogniw wykonanych z warstw krzemu i perowskitu ma wynosić ponad 43 proc., podczas gdy maksymalna możliwa do osiągnięcia sprawność ogniw wykonanych wyłącznie z krzemu to mniej niż 30 proc.
Fraunhofer ISE podkreśla, że wyzwaniem, z którym musieli się zmierzyć twórcy nowego modułu, było zapewnienie niskotemperaturowego procesu łączenia i enkapsulacji ogniw.
– Ten proces nadaje się do zastosowania w masowej produkcji. Niezbędne adaptacje można również łatwo wdrożyć na istniejących liniach produkcyjnych – zapewnia dr Achim Kraft z Fraunhofer ISE.
Niemiecki instytut wyjaśnia, że ogniwa fotowoltaiczne zostały połączone za pomocą wiązania przewodzącego. – Ten typ połączeń jest stosowany na skalę przemysłową w laboratorium Module-TEC będącym częścią Fraunhofer ISE. W przyszłości będziemy testować także inną alternatywę: lutowanie ogniw w niskich temperaturach – dodaje dr Achim Kraft.
Niemieccy naukowcy mają obecnie pracować nad uzyskaniem niezbędnych certyfikatów dla modułu złożonego z ogniw krzemowo-fotowoltaicznych. W tym celu moduł ma być poddawany testom między innymi w komorach klimatycznych.
Wyniki tych badań pokażą, jak z czasem może przebiegać degradacja początkowej sprawności modułu. Ogniwa wykonane z perowskitu mogą być na nią szczególnie wrażliwe. Dotychczas ogniwa perowskitowe charakteryzowały się szybką utratą początkowych właściwości konwersji światła słonecznego w energię elektryczną i była to główna bariera na drodze do komercjalizacji fotowoltaiki bazującej na perowskitach.
Piotr Pająk
piotr.pajak@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
