Ученые изобрели уникальные двусторонние солнечные панели

Изобретены двухсторонние солнечные панели.doc
Ученые изобрели уникальные двусторонние солнечные панели

Для повышения удельной производительности фотовольтаики на единицу площади используется более десятка различных технологий. Одной из них является создание двухсторонних модулей. Две рабочие поверхности вместо одной позволяют увеличить общий КПД панелей примерно на 20-30%. Затраты на удвоенное количество ячеек при этом растут, но частично компенсируются за счет роста эффективности. Кроме того, элементы тыльной стороны медленнее деградируют, и при развороте батареи на 180 градусов позволяют довести гарантированный срок службы системы до 35-40 лет.

Подобные типы солнечных панелей наиболее востребованы там, где приоритетом служит экономия площади участков. Производство «двойняшек» уже налажено Yingli Solar, LONGi, Prism Solar, LG и другими мировыми ТОП производителями. А недавно на рынок вышли первые модели мощностью свыше 500 Вт.

Конструктивные особенности двухсторонних солнечных батарей

Основным отличием конструкции от «классики» является наличие второй рабочей плоскости. При установке на белых известняковых почвах, песчаных плато, кровлях и прочих поверхностях с высоким альбедо такие модули полностью себя оправдывают.

Принципы прокладки контактных полос и размещения ячеек у «двойняшек» аналогичны панелям стандартного образца. Менее унифицированы системы креплений, которые каждый производитель разрабатывает самостоятельно. Важным моментом является высота расположения двухсторонних модулей над основой. Чем она больше, тем выше КПД второй стороны.

Несмотря на обманчивую простоту, уровень технологической сложности эффективно работающей пары рабочих поверхностей очень высок. Долго время это не позволяло создать полноразмерные модули с показателем КПД, который оправдывал уровень дополнительных затрат. Прорыв был осуществлен только в прошлом году, благодаря усилиям международной германско-сингапурской группы ученых.

2019 год – ZEBRA IBC

Над проектом двухсторонних солнечных батарей на базе IBC-ячеек работали:

  • Национальный университет;
  • Исследовательский институт PV-энергии (оба – Сингапур);
  • Научный центр KONSTANZ (Германия).

Результатом стал интегрированный модуль под названием ZEBRA IBC (interdigitated back contact) со следующими характеристиками:

  1. КПД – 22% + 7% (лицевая и тыльная сторона соответственно).
  2. Срок службы – не менее 30-35 лет.
  3. Мощность – 330 + 80 = 410 Вт.
  4. Количество ячеек – 60 + 60.
  5. Метод изготовления фотоэлементов – трафаретная печать.

Модуль был впервые представлен на международной выставке в Шанхае в апреле 2019, а серийное промышленное производство руководитель проекта, Эрмин Аберле (Armin Aberle), анонсировал на 2021.

Более года прототип считался непревзойденным лидером среди «двойняшек», а производители гарантировали повышение производительности еще на 20%. Однако всего 10 месяцев спустя номинанта золотой премии «International Photovoltaic Power Generation Conference & Exhibition» подвинул на пьедестале новый герой.

2020 год — Duomax V

Несмотря на проблемы с коронавирусом, в конце февраля 2020 года один из лидеров рынка Поднебесной, концерн Trina Solar Co., Ltd представил новый инновационный модуль Duomax V.

Китайцам удалось создать двухстороннюю PV-батарею размером со стандартную панель на 400 Вт, способную выдавать общие 500+ ватт мощности. Базой фотоэлектрического чуда стали PERC ячейки на основе монокристаллического кремния с КПД 21%. Так была открыта «эра PV-панелей 5.0», и определен проект СЭС, где они будут размещены – крупная станция в провинции Хэйлун-Цзян. Датой начала массового производства назначен 2 квартал 2020, с расчетом выхода на объем 5 ГВт к концу календарного года.

По утверждению разработчиков, новые модули Duomax V обладают несколькими важными преимуществами перед предшественниками.

  1. Технология «сборных шин» и объединение слоев полупроводника и стекла в единый не разрушаемый монолит. Это повышает надежность панелей и увеличивает срок их службы.
  2. Снижение сбалансированных расходов на сборку – 6-8%.
  3. Удешевление универсального показателя LCOE для Duomax V – 3-4%.
  4. Рост мощности модулей до 500 Вт + при сохранении размерных параметров, характерных для стандартных односторонних панелей на 400 Вт.
  5. Минимальные потери тока за счет понижения сопротивления в передающей сети.
  6. Сверхпрочные пластины толщиной 210 мм с гарантированным максимумом механической нагрузки на 30% больше, чем у классических батарей.

После демонстрационного запуска установки-прототипа заключить договора на поставку первых партий изъявили желание компании:

  • SEPCOIII Electric Power Construction;
  • Haobang New Energy;
  • Shouguang Power Investment;
  • Jiangxi Electric Power Construction;
  • China Energy Engineering Investment и другие.

Вице-президент Trina Solar, господин Инь Ронг Фанг, сообщил, что универсальные модули Duomax V могут выпускаться в любой комплектации, включая системы автоматического слежения за солнцем.

Насколько серьезны намерения Трина Солар

Тот факт, что инновационные двухсторонние солнечные панели были выпущены именно Trina Solar, не удивителен. Даже среди ведущих китайских компаний холдинг наиболее известен:

  • крупнейшими инвестициями в солнечную энергетику;
  • интеллектуальными энергетическими решениями, в том числе активной работой над IoT – «интернетом вещей»;
  • облачными энергетическими платформами, которые необходимы для современного удаленного компьютерного управления СЭС на панелях с трекерами;
  • созданием различных международных исследовательских центров PV-технологий.
  • стремлением к поиску принципиально новых и перспективных разработок в области фотоэлектрических систем.

Потенциальные конкуренты двухсторонних солнечных панелей

Инженерное решение, связанное с идеей удвоить рабочую площадь модулей, следует признать удачным. Однако его разработкой изначально занимались только производители батарей на основе кремния.  Других путей резко увеличить КПД Mono-Si и Poli-Si практически не существует, поскольку этому препятствует физические ограничения для данного типа полупроводников.

Гораздо более привлекательны перспективы следующего поколение панелей – тонкопленочных гибридов на базе редкоземельных элементов. Благодаря гибкости ими можно покрывать поверхности любой конфигурации, что сегодня наглядно демонстрируется при оснащении авто и БПЛА солнечными пленками. Двухстороннюю поверхность создавать с их помощью нет нужды – достаточно размещения ячеек на механически изогнутых листах с односторонним покрытием.

Крупнейшим мировым производителем подобной фотовольтаики является First Solar – единственная американская фирма в ТОП-5 рейтинга Блумберга Tier-1. Солнечные панели холдинга из США созданы на базе теллурида кадмия – CdTe. От прочих редкоземельных материалов он отличается наибольшей доступностью, идеальной шириной зоны захвата излучения и лучшим соотношением показателя цена/качество/производительность.

В Украине официальным представителем «Первой солнечной» выступает компания Green Tech Trade. Мы предлагаем широкий ассортимент модулей, вспомогательного периферийного оборудования, а также гарантируем быструю и качественную установку СЭС под ключ с 25-летней гарантией.

 

 

СТРОИТЕЛЬСТВО СОЛНЕЧНЫХ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ "ПОД КЛЮЧ"

ГОТОВЫЕ ИНВЕСТИЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ