Menú de contingut
● Capacitat d’absorció de llum
● Generació i transport de transportistes
● Resistència als factors ambientals
● Quins són els dissenys de panells solars més eficients disponibles actualment?
● Panells solars de contacte posterior
● Heterojunció (HJT) Panells solars
● Panells solars de contacte amb òxid de túnel (TOPCON)
● Panells solars de camp de superfície posterior
>> 1. Quins són els principals factors que afecten l'eficiència de les plaques solars?
>> 2. Es pot millorar l'eficiència de les plaques solars després de la instal·lació?
>> 3. Com afecta la temperatura a l’eficiència de les plaques solars?
>> 5. Hi ha diferències en l'eficiència entre diferents tipus de plaques solars?
>> 5. Com afecta l’ombra a l’eficiència de les plaques solars?
L’elecció de materials afecta significativament l’eficiència de les plaques solars. Diferents materials tenen diferents habilitats per absorbir la llum del sol, convertir els fotons en electrons i conduir electricitat. Per exemple, materials semiconductors d’alta qualitat com el silici monocristal·lí poden aconseguir eficiències de conversió més elevades, ja que tenen una estructura més ordenada, permetent una millor mobilitat d’electrons. En canvi, alguns materials menys costosos poden tenir taxes d’absorció més baixes o més recombinació d’electrons i forats, reduint l’eficiència global de les plaques solars. Addicionalment, els materials utilitzats en la construcció del panell, com el material d’encapsulació i les capes conductores, també poden afectar factors com la durabilitat i les pèrdues elèctriques, que al seu torn influeixen en l’eficiència a llarg termini de les plaques solars.
Capacitat d’absorció de llum
Coeficient d’absorció: Els materials amb un coeficient d’absorció elevat poden absorbir més fotons en una longitud de ruta més curta. Per exemple, en comparació amb el silici cristal·lí, els materials perovskita tenen un coeficient d’absorció més elevat en el rang de llum visible. Això permet que les cèl·lules solars perovskites aconsegueixin una alta eficiència d’absorció de llum amb una capa activa més fina, millorant així l’eficiència global de les plaques solars.
Amplada de banda: El grup de banda d’un material determina el rang de longituds d’ona de la llum que pot absorbir. Els materials de semiconductors amb un grup de banda adequat poden coincidir amb l’espectre solar de manera més eficaç. El silici cristal·lí té un grup de banda d’uns 1,1 eV, cosa que li permet absorbir una porció significativa de l’espectre solar, però encara hi ha algunes longituds d’ona que no poden utilitzar de manera eficient. En canvi, alguns nous materials com els punts quàntics poden ajustar la banda canviant la seva mida i composició, aconseguint una absorció més eficient de l’espectre solar.
Generació i transport de transportistes
Mobilitat del portador: Els materials de mobilitat elevada de transportistes permeten que els electrons i els forats es moguin ràpidament en el semiconductor, reduint la probabilitat de recombinació. Per exemple, en alguns materials de silici d’un sol cristal·lí d’alta puresa, la mobilitat d’electrons és relativament alta, cosa que significa que els portadors fotogenerats poden ser recollits ràpidament pels elèctrodes, millorant l’eficiència de conversió del panell solar.
Taxa de recombinació: Els materials amb una taxa de recombinació baixa poden assegurar que més portadors fotogenerats puguin arribar als elèctrodes i participar en la conducció actual. Alguns semiconductors compostos III-V, com l’arsenide de Gallium (GAAs), tenen una taxa de recombinació relativament baixa a causa de la seva excel·lent estructura de cristall i propietats electròniques. Això permet que els panells solars basats en GAAS aconsegueixin eficiències de conversió elevades, especialment en condicions de llum d’alta intensitat.
Resistència als factors ambientals
Estabilitat: Els materials estables poden mantenir el seu rendiment durant un llarg període, garantint el funcionament eficient a llarg termini de les plaques solars. El silici cristal·lí és altament estable i pot mantenir un bon rendiment en diverses condicions ambientals durant 25 anys o més. En canvi, alguns materials perovskita són propensos a la degradació en condicions d’alta humitat, alta temperatura o llum, que afecten l’eficiència i la fiabilitat a llarg termini de les plaques solars.
Propietats anti-corrosió i anti-desgast: Els materials amb bones propietats anti-corrosió i anti-desgast poden resistir l’erosió de l’entorn exterior. Per exemple, els materials d’encapsulació de les plaques solars, com el copolímer d’acetat d’etilè-vinil (EVA), tenen un paper crucial en la protecció dels components interns de la humitat, l’oxigen i la radiació ultraviolada. Els materials EVA d’alta qualitat poden millorar la durabilitat de les plaques solars i mantenir la seva eficiència amb el pas del temps.
Quins són els dissenys de panells solars més eficients disponibles actualment?
Actualment, alguns dels dissenys de panells solars més eficients són els següents:
Panells solars de contacte posterior
Series de Maxeon 7 de Maxeon: Els panells de la sèrie Maxeon 7 tenen una eficiència del 24,1%. Adopten la tecnologia de contacte de tornada interdigitada (IBC). Movent els elèctrodes a la part posterior de la cèl·lula solar, la superfície frontal de la cèl·lula es pot utilitzar completament per absorbir la llum, evitant la pèrdua d’ombrejat causada per les barres de bus a la superfície frontal, millorant així l’eficiència d’absorció de la llum. A més, l’ús de substrats de silici de tipus N d’alta puresa també ajuda a millorar l’eficiència del transport del transportista i a reduir les pèrdues de recombinació.
Heterojunció (HJT) Panells solars
Canadian Solar's Top Hiku 6: Els panells Top Hiku 6 canadencs aconsegueixen una eficiència de 23. 0%. Les cèl·lules solars HJT tenen una estructura única que combina un substrat de silici cristal·lí amb pel·lícules primes de silici amorf. Aquesta estructura redueix la recombinació de la interfície dels portadors i té excel·lents propietats de passivació superficial, cosa que pot millorar l'eficiència de recollida dels portadors fotogenerats. A més, els panells solars HJT tenen una alta eficiència d’absorció de llum en un ampli rang espectral i un bon rendiment de resposta baixa.
Panells solars de contacte amb òxid de túnel (TOPCON)
Jinko Solar's Tiger Neo: La sèrie Tiger Neo de Jinko Solar té una eficiència de 23. 0%. La tecnologia Topcon forma una capa d’òxid de túnel prima i una capa de silici policristal·lina dopada a la part posterior de l’hòstia de silici. Aquesta estructura pot passar efectivament la superfície posterior de la cèl·lula solar, reduir la recombinació del portador i millorar la tensió de circuit obert i l'eficiència de conversió de la cèl·lula solar. A més, els panells solars de Topcon tenen millors característiques de temperatura i poden mantenir una eficiència relativament alta en ambients d’alta temperatura.
Plaques solars en tàndem
Sèrie Neostar d'Aiko Solar: La sèrie Neostar de Aiko Solar utilitza tecnologia cel·lular All-Back-Contact (ABC), amb la segona generació amb una eficiència del 23,8% i la 3a generació, que es publicarà el 2025, que s'espera que superi el 24,2%. Panells solars en tàndem, també coneguts com a plaques solars multi-juncions, pila capes de semiconductors amb diferents portes de banda. Cada capa absorbeix fotons de longituds d’ona específiques, permetent una captura més completa de l’espectre solar i millorant l’eficiència de conversió fotoelèctrica.
Panells solars de camp de superfície posterior
Recom Tech's Black Tiger Series: La sèrie Black Tiger de Recom Tech té una eficiència del 23,6%. Utilitzen una nova arquitectura de cèl·lules posteriors de Topcon. Optimitzant el disseny del camp de la superfície posterior, es redueix la recombinació de portadors a la superfície posterior de la cèl·lula solar i es millora l'eficiència de recollida dels portadors. El disseny del camp de la superfície posterior també pot millorar la capacitat de la cèl·lula solar de resistir a l’atenuació induïda per la llum i millorar l’estabilitat i l’eficiència del panell solar.
1.Q: Quins són els principals factors que afecten l'eficiència de les plaques solars?
A: Els principals factors inclouen el tipus de material semiconductor utilitzat (com ara monocristal·lina, policristal·lina o materials de pel·lícula prima), la qualitat de la fabricació, l’angle de la incidència de la llum del sol, la temperatura i la presència d’ombrejat. Els materials d’alta qualitat amb una millor generació i transport de parells d’electrons, angles d’instal·lació òptims i una gestió adequada de la temperatura pot millorar l’eficiència.
2.Q: Es pot millorar l’eficiència dels panells solars després de la instal·lació?
A: En alguns casos, sí. La neteja regular per eliminar la pols, la brutícia i les deixalles pot millorar l’absorció de la llum. A més, l’ús de sistemes de seguiment solar pot assegurar que els panells siguin sempre perpendiculars als raigs del Sol, augmentant la quantitat de llum solar que capten i millorant l’eficiència. Tanmateix, l'eficiència fonamental determinada pel material i la fabricació no es pot millorar directament sense substituir els panells.
3.Q: Com afecta la temperatura a l’eficiència de les plaques solars?
A: Les plaques solars són generalment més eficients a temperatures més baixes. A mesura que augmenta la temperatura, les propietats elèctriques del material semiconductor canvien, donant lloc a una major resistència i més recombinació de parells de forats d’electrons. D’aquesta manera es redueix el nombre d’electrons disponibles per a la generació actual, disminuint així l’eficiència del panell. Per exemple, per als panells de silici cristal·lins, l'eficiència pot baixar aproximadament 0. 5% per cada 1 grau de temperatura per sobre de les condicions de prova estàndard.
4.Q: Hi ha diferències en l'eficiència entre diferents tipus de plaques solars?
A: Sí. Els panells solars de silici monocristal·lins solen tenir una eficiència més gran, sovint oscil·lant entre el 15% - 22% o més. Estan fabricats amb una sola estructura de cristall, que permet un millor moviment d’electrons. Els panells de silici policristal·lins són una mica menys eficients, normalment amb eficiència en el rang del 13% - 18%, a causa de la seva estructura multi -cristall amb més límits de gra que poden escampar electrons. Els panells solars de pel·lícula prima, com els elaborats amb cadmium Telluride (CDTE) o el selenur de gali de coure (CIG), tenen eficiències que poden variar àmpliament, des del 10% - 20%, segons la tecnologia i la qualitat de la fabricació.
5.Q: Com afecta l’ombra a l’eficiència de les plaques solars?
A: L’ombrejat pot tenir un impacte negatiu significatiu en l’eficiència del panell solar. Fins i tot l’ombrejat parcial d’una sola cel·la en un panell pot provocar una gran caiguda de la sortida de potència a causa de l’efecte “punt calent”. Quan una cèl·lula està ombrejada, es converteix en una càrrega més que en una unitat generadora de potència i el corrent global del panell està limitat per la cèl·lula ombrejada. Això pot reduir l'eficiència de tot el panell, de vegades fins a un 80% o més, segons l'extensió i la ubicació de l'ombra.