Солнечные панели PERC: технология обозримого будущего

Дата публикации: 24 декабря 2019

Технология производства солнечных батарей насчитывает чуть более полувека. За это время образцы удалось довести до хорошего качественного уровня, продлив срок их эксплуатации и повысив надежность. Однако совершенству нет предела, и работы по улучшению характеристик продолжаются. Об их успешности свидетельствует новая технология Passivated Emitter Rear Cell, в переводе – пассивированный эмиттер заднего контакта. Она стала основой выпуска солнечных батарей PERC нового поколения, кремниевая пластина изготовлена по технологии пассивации. Первые успешные опыты в данном направлении были осуществлены учеными из Южного Уэльса (Австралия) в далеком 1984 году. Но только сегодня новая разработка получила свое признание и легла в основу производственного процесса.

Технология PERC: простыми словами о сложной физике

Функцию контакта в обычной солнечной батарее выполняет слой алюминия на задней пластине. Металл покрывает всю поверхность, что обеспечивает сплошной контакт. Еще недавно такая технология производства казалась незыблемой основой. А сегодня ее заменил принцип PERC, согласно которому между кремнием и контактом из алюминия наносится слой диэлектрика. Отверстия, выполненные в нем с применением лазера, обеспечивают контакт, а сам диэлектрик выступает в роли экрана отражателя. Результат – увеличенная в разы эффективность элемента, которая делает солнечную панель PERC более мощной и экономически целесообразной.

Технология PERC: простыми словами о сложной физике

Что дает новая технология? В числе преимуществ стоит отметить:

  • увеличение поглощающих свойств фотоэлемента, улавливающего солнечные лучи. Отражение фотона от задней панели направляет их обратно в кремниевый слой для повторного преобразования, тем самым увеличивая количество сгенерированной энергии. Разные по длине волны спектра генерируют электроны по всей структуре фотоэлемента: короткие синие – ближе к поверхности, длинные красные – у задней панели. Раньше большая часть электронов в тыльной стороне поглощалась алюминиевым контактом. Сегодня благодаря отражающему слою частицы не расходуются зря, а сохраняются и пополняют уровень произведенной электроэнергии.
  • Благодаря данному свойству солнечные батареи PERC становятся более полезными в утренние и вечерние часы и при пасмурной погоде. Это связано с высокой степенью поглощения атмосферой синего излучения, небольшая длина волн которого увеличивает путь к поверхности земли, где их готова уловить солнечная панель. Благодаря сохранению электронов от волн красного цвета мощность остается на прежнем уровне и не снижается из-за времени суток и погодных условий.
  • Тепловой эффект сводится к минимуму. В моделях предыдущего поколения свет, поглощенный контактной алюминиевой панелью, преобразовывался в тепло. Постоянный нагрев уменьшал срок эксплуатации батареи и снижал эффективность работы. В моделях PERC диэлектрический слой отражает волны длиной более 1180 нм, дающие выраженный тепловой эффект. Поэтому температура поверхности батареи остается постоянной, и ее мощность не меняется.

Технология PERC: простыми словами о сложной физике

Еще один важный момент – отражение сгенерированных электронов в зону p-n перехода. Этому немало способствуют сохранение нормальной температуры панели и минимальные «потери» сгенерированных отрицательных частиц. Под действием солнечного света электрон может свободно перемещаться в структуре кремния, вследствие чего возрастает риск его поглощения контактным слоем. Отражение от диэлектрика в батареях PERC направляет максимально возможное количество частиц для участия в процессе фотоэффекта, преобразовывающего энергию светила в электричество. Результат – отличные рабочие характеристики батареи и повышение уровня КПД.

Перспективы использования новой технологии

Недавно начатое производство панелей PERC пока не может предложить покупателям доступную стоимость. Падение цены можно ожидать только при увеличении объемов выпуска новых образцов батарей и расширения области их применения. Поскольку технология PERC не накладывает ограничений на совместное использование с оборудованием – потребителем, перейти на новый формат солнечных панелей будет несложно.

Перспективы использования новой технологии

Эксперты, изучающие альтернативные технологии энергоснабжения, единодушно прогнозируют рост популярности PERC. КПД таких моделей на уровне 20% выше, чем стандартные 17-19% кремния. Разница в 1-3% кажется незначительной: для батареи из 60-ти элементов она даст прирост мощности на 3-5 Вт. В пересчете на промышленные масштабы такой плюс приобретает особую привлекательность.

Наверх
Adblock
detector