W ciągu ostatnich kilku miesięcy topowi producenci z listy Tier-1 rozpoczęli prace nad wdrożeniem modułów o mocy przekraczającej 500 W. Można śmiało stwierdzić, że prace nad stworzeniem najnowocześniejszych paneli przybrały już charakter wyścigu, który budzi spory entuzjazm, ale też rodzi pewne wątpliwości. Osoby z branży zadają wiele pytań typu: z czym to się wiąże? Jakie są kulisy powstawania supermocnych paneli? Czy mocniejsze panele rzeczywiście przyniosą duże korzyści? Czy to już czas na nowe technologie w fotowoltaice?

Tekst jest tłumaczeniem artykułu zamieszczonego na portalu PV Magazine. Jego redaktorzy przeprowadzili rozmowy z producentami, inwestorami, wykonawcami oraz dystrybutorami, aby zweryfikować, czy 500-watowe panele to fanaberia, czy może pomysł, który ma szansę się przyjąć.

Ultra mocne czy ultra sprawne?

Pierwsze pytanie dotyczące nowej generacji paneli brzmi: dlaczego producenci podwyższają moc swoich produktów, zamiast pracować nad większą sprawnością?

“Obecnie Chiny stawiają na produkcję modułów w technologii PERC w typie n, dzięki której ogniwa zyskują wysoką sprawność rzędu 22-23%, ale nie jest to najwyższa sprawność na rynku. Nowsze technologie, takie jak TOP-Con lub starsze, opierające się na heterozłączach, dają możliwość uzyskania wyższej sprawności”, twierdzi Eduardo Forniés z hiszpańskiej firmy Aurinka produkującej ogniwa.

Wciąż jednak, przy 100 GW mocy produkcyjnej na całym świecie, to właśnie ogniwa PERC zdominowały rynek. Dzieje się tak z dwóch powodów. Po pierwsze, producenci nie są skłonni do podejmowania niepotrzebnego ryzyka, a technologia PERC jest akceptowana przez banki. Inne, chociaż oferują większą sprawność, są droższe i banki ich nie wspierają. Po drugie, ponieważ cały przemysł fotowoltaiczny opiera się właśnie na technologii PERC, produkcja tego typu modułów jest coraz tańsza.

“Na tegorocznym SNEC PV Power Expo nikt nie zaprezentował nowej technologii dającej większą sprawność, podczas gdy w poprzednich latach producenci prześcigali się w przedstawianiu coraz to nowych rozwiązań” - tłumaczy Asier Ukar z PI Berlin, firmy będącej wiodącym doradcą technicznym oraz menedżerem ds. ryzyka i jakości instalacji i urządzeń PV. „Wynika to poniekąd z faktu, że jeszcze kilka lat temu przepaść pomiędzy mocą produkcyjną firm należących do top 3 światowych producentów i tych zajmujących 20 miejsce była dużo, dużo mniejsza, a konkurencja mocniejsza”.

Wygląda na to, że firmy nie są skore do wdrażania innowacji, ponieważ dostosowanie się do panujących standardów jest zwyczajnie łatwiejsze. W ten właśnie sposób najwięksi producenci zdecydowali, że oprą swoją pracę na zwiększeniu mocy paneli skonstruowanych w technologii PERC, zamiast pracować nad poprawą sprawności ogniw. „Ów trend zdążył zakorzenić się w przemyśle fotowoltaicznym tak bardzo, że strategie obierane przez producentów są w gruncie rzeczy jednakowe” dodał niezależny producent energii, niewymieniony z nazwiska.

Od ogólnie przyjętej normy odbiega opinia przedstawicieli niemieckiej firmy Baywa r.e. zajmującej się energią odnawialną: „osobiście sądzimy, że ogniwa oparte na heterozłączach są przyszłością fotowoltaiki. W Chinach już odbywa się pilotażowa produkcja modułów w tej technologii, ale nikt się nie spodziewa, żeby do końca przyszłego roku ruszyła pełną parą”.

Rzut okiem na projekty ogniw i modułów

Forniés z firmy Aurinka wyjaśnia, jakim czynnikom moduły zawdzięczają swoją zwiększoną moc:

1. Najbardziej oczywistym posunięciem w kierunku zwiększenia mocy jest zwiększenie ilości lub wielkości ogniw w modułach. Moc ogniw jest proporcjonalna do ich powierzchni. Na przykład panele SunPower o mocy 625W mają największe ogniwa na rynku (o szerokości 210 mm). Tak duża moc paneli wynika więc głównie ze zwiększenia powierzchni pochłaniania energii słonecznej. Powiększenie ogniw wiąże się z większym rozmiarem samych modułów, co inwestorzy powinni mieć na uwadze. Moduły JA Solar o mocy 800 W również są wyposażone w ogniwa o szerokości 210 mm, ale są one pocięte na trzy mniejsze elementy. Panele tego producenta osiągają tak dużą moc właśnie dzięki swoim rozmiarom (2,2 na 1,7 metra), oraz wspomnianemu zabiegowi podziału ogniw na 3 części zamiast dwóch (jak w panelach typu half-cut).

2. Nieznaczny wzrost mocy modułów wynika także ze zwiększenia sprawności ogniw. Kluczowym czynnikiem dla wzrostu mocy jest jednak zwiększenie powierzchni ogniw i całego modułu.

3. Na poziomie modułu producenci najczęściej stawiają na technologię half-cut – ogniwa najpierw zostają podzielone na dwie części, a potem są łączone w szeregi. Zabieg ten przekłada się na zwiększenie mocy modułu (nie ogniw), gdyż podział na pół redukuje natężenie prądu płynącego przez ogniwa i w ten sposób eliminuje rezystancję, czyli oporność (połowa modułu wytwarza połowę prądu, a podwójna liczba ogniw skutkuje podwojonym napięciem).

Ogniwa typu Shingled (gontowe) są cięte na 5 lub 6 nakładających się na siebie części, które łączy się specjalistycznym klejem przewodzącym prąd. Ten rodzaj modułów także ma mniejsze straty wynikające z rezystancji, większą moc i wiąże się z mniejszymi kosztami produkcyjnymi – do ich budowy nie potrzeba miedzianych złącz pokrytych stopem cynowo-ołowiowym.

4. Obecnie każdy producent ma w swojej ofercie moduły bifacjalne. Na poziomie ogniw technologia ta jest dość łatwa we wdrożeniu i tania, gdyż pozwala zaoszczędzić materiały, lecz aby zbudować cały moduł, wydatki znacznie się zwiększają ze względu na zastosowanie szkła hartowanego na spodzie.

Podsumowując, większą moc modułów udaje się osiągnąć gównie poprzez zwiększenie ich powierzchni - co niekoniecznie jest osiągnięciem zaawansowanym technologicznie (o nich napiszemy w kolejnym artykule). „Większość obecnie wdrażanych ulepszeń nie mają nic wspólnego z rozwojem technologii, ale z wielkością modułów. Stąd też nie ma mowy o wzroście sprawności” – mówi przedstawiciel Baywa r.e.

W drugiej części artykułu przeanalizujemy, skąd wziął się szał na panele 500 W+. Czy to przypadek, że tylu producentów wypuszcza je w tym samym czasie?

Źródło:

• https://www.pv-magazine.com/2020/08/31/lights-and-shadows-of-500-w-plus-solar-panels-part-i/

Grafika:

• https://pixabay.com/pl/photos/modu%C5%82%C3%B3w-s%C5%82onecznych-energia-s%C5%82oneczna-924333/