Солнечные панели HPBC: как технология обратного контакта повышает производительность в частичной тени

Вы когда-нибудь замечали, как резко падает выработка солнечной энергии, когда на ваши панели падает небольшая тень? Вы не одиноки. Тень долгое время была одной из самых больших проблем солнечной энергетики — до сих пор. Технология HPBC меняет правила игры для домовладельцев и предприятий, работающих в условиях частичной тени.

Что такое технология HPBC и почему она должна вас заинтересовать?

HPBC означает Гибридный пассивированный задний контакт— технология солнечных элементов, разработанная компанией Longi Green Energy, которая сочетает в себе передовые методы пассивации с архитектурой тыльных контактов.

Технология вводит «беспрепятственное переднее затенение металлическими контактами» и «оптимизирует сбор фотонов», что приводит к лучшей эффективности преобразования. Проще говоря, HPBC перемещает все электрические соединения на заднюю часть солнечного элемента, оставляя переднюю часть полностью открытой для захвата солнечного света.

Почему это важно для вас? Потому что эта конструкция создает принципиально иной способ обработки электроэнергии внутри панели, который работает значительно лучше в реальных условиях, например, в полутени.

Проблема тени: слабость традиционных солнечных панелей

Стандартные солнечные панели соединяют ячейки в ряд, как праздничные огни, где одна неисправная лампочка влияет на всю цепочку. Когда лист или ветка создает тень только на 5% вашей панели, вы можете потерять 15-25% вашей выходной мощности.

Солнечные панели работают в тени, но это снижает их выход. Как правило, солнечные панели вырабатывают примерно половину энергии под облаками и в тени, чем под прямыми солнечными лучами.

Эта уязвимость существует, поскольку традиционные панели имеют один электрический путь. Когда тень блокирует часть этого пути, это создает сопротивление, которое влияет на всю панель.

Как работает HPBC: наука, лежащая в основе улучшения характеристик затенения

Панели HPBC по-разному справляются с тенью, поскольку они кардинально меняют способ прохождения электричества через элементы.

Архитектура с обратным контактом

В отличие от обычных панелей с металлическими сетками на передней поверхности, HPBC размещает как положительные, так и отрицательные контакты на задней стороне элемента в чередующемся порядке (похожем на переплетенные пальцы).

Такая конструкция «не только повышает эффективность, но и безопасность, а также снижает долгосрочные затраты на техническое обслуживание», обеспечивая при этом лучшую выработку энергии в различных условиях освещения».

Альтернативные пути тока

Такая архитектура создает несколько параллельных путей тока. Когда одна область затенена, электричество все равно может эффективно течь по альтернативным маршрутам, подобно тому, как транспорт может объезжать закрытую дорогу.

По данным HZG Solar, эти элементы обладают «более сильным поглощением света, более высокой эффективностью преобразования, более стабильной передачей энергии», что делает их «естественно подходящими для распределенных фотоэлектрических сценариев».

Реальная производительность: что показывают тесты

Независимые испытания подтверждают преимущества HPBC в условиях тени:

В ходе семимесячных испытаний, проведенных Национальным центром контроля качества фотоэлектрических систем Китая (CPVT), «противопылевые модули BC компании LONGi продемонстрировали средний ежемесячный относительный прирост в 2,33% по сравнению с обычными модулями BC, достигнув самого высокого суточного прироста в более чем 10%».

В средах с динамическим затенением (например, движущиеся тени деревьев) модули HPBC обычно поддерживают 80-85% своего оптимального выхода, в то время как обычные модули могут опускаться до 65-70%. Это означает улучшение примерно на 10-15 процентных пунктов при идентичных условиях затенения.

«После перехода на панели HPBC наше производство энергии увеличилось почти на 18%, несмотря на частичную тень от соседнего клена. Разница становится наиболее драматичной ближе к вечеру, когда тень от дерева полностью убивала наше производство».

— Уинифред Блэкстон, домовладелец из Портленда

HPBC против TOPCon против PERC: выбор правильной технологии

На рынке солнечной энергетики в настоящее время представлено несколько передовых технологий ячеек. Как они соотносятся?

Сравнение производительности

Технологии HPBC и TOPCon «могут похвастаться высокой эффективностью, причем HPBC немного превосходит ее в лабораторных условиях», хотя реальные характеристики варьируются в зависимости от факторов окружающей среды. Что касается температурных характеристик, «варианты TOPCon и HPBC особенно впечатляют, имея температурные коэффициенты всего лишь -0,30%/°C по сравнению со стандартными панелями при -0,35%/°C или ниже».

Характеристики технологии

HPBC

Объединяет технологии TOPCon и IBC (Interdigitated Back Contact) для создания ячейки без передних металлических контактов, что обеспечивает максимальное поглощение света.

Longi разрабатывает ячейки HPBC с 2018 года, причем стандартные версии достигают «замечательной эффективности массового производства 25%». Благодаря внутренним структурным улучшениям технология «значительно повышает возможности поглощения света и фотоэлектрического преобразования».

TOPCon

Использует тонкий оксидный слой и легированный кремний для создания пассивированных контактов, которые уменьшают рекомбинацию электронов.

По данным Solar N Plus, «модули TOPCon достигли эффективности более 25% в массовом производстве, превзойдя стандартные панели PERC» в исследованиях Fraunhofer ISE. Более высокая эффективность означает «большее производство электроэнергии с той же площади поверхности».

ПЕРК

Добавляет к традиционным ячейкам пассивирующий слой, который отражает непоглощенный свет обратно в ячейку.

Solar N Plus отмечает, что технология PERC «повышает эффективность обычных солнечных элементов» за счет использования диэлектрического слоя, который «уменьшает потери на рекомбинацию и отражает неиспользованный свет обратно в элемент», что приводит к «увеличению выработки энергии примерно на 6-12% по сравнению со стандартными солнечными элементами».

Когда HPBC имеет наибольший смысл для вашего проекта

Технология HPBC особенно ценна в определенных сценариях:

1. Установки с неизбежными проблемами с тенью

Если ваша крыша частично затенена близлежащими деревьями, зданиями или элементами крыши, такими как дымоходы или вентиляционные отверстия, превосходная теневыносливость HPBC может существенно повлиять на годовую выработку энергии.

Реальные установки в частично затененных условиях обычно демонстрируют годовую выработку энергии на 5-15% выше с системами HPBC по сравнению с обычными панелями в идентичных местах.

2. Проекты, где эстетика имеет значение

По описанию компании Pak Solar Services, панели HPBC «идеально подходят тем, кто ищет элегантный внешний вид и высокую эффективность», и особенно подходят для «односторонних» применений, где внешний вид имеет значение.

Отсутствие линий сетки на лицевой стороне создает чистый, однородный внешний вид, что особенно ценно для:

• Архитектурно-чувствительные инсталляции
• Роскошные дома и коммерческие здания премиум-класса
• Исторические районы со строгими визуальными требованиями

3. Установки в условиях ограниченного пространства

При работе с ограниченной площадью крыши преимущество эффективности HPBC становится особенно ценным:

Теоретическая эффективность преобразования ячеек BC достигла 29,1%, а продукты, использующие технологию ячеек BC, «демонстрируют значительные преимущества в эффективности в мировых рейтингах компонентов».

Это преимущество 5-7% в плане эффективности использования пространства напрямую приводит к получению большей мощности с той же площади, что имеет решающее значение для максимальной отдачи в условиях ограниченного пространства.

«У нас небольшая крыша с ограниченным пространством для солнечных батарей. Более высокая эффективность панелей HPBC позволила нам установить систему мощностью 6,5 кВт в том же пространстве, где обычные солнечные панели дали бы нам только 5,8 кВт. Эта разница означает, что мы можем покрыть почти 100% наших потребностей в электроэнергии».

— Меррик Денслоу, домовладелец из Сиэтла

Понимание компромиссов: ограничения HPBC

Ни одна технология не идеальна, и HPBC имеет некоторые ограничения, которые следует учитывать:

Более высокая начальная стоимость

Панели HPBC обычно имеют ценовую премию 5-10% по сравнению с сопоставимыми панелями TOPCon. Ожидается, что эта премия будет снижаться по мере масштабирования производства и развития производственных процессов.

Как поясняет Moregosolar, «технология HPBC сталкивается с трудностями, связанными с более высокими первоначальными затратами на производство и сложностью конструкции гетероперехода», хотя это компенсируется преимуществами в производительности в определенных областях применения.

Ограниченная двусторонняя производительность

Если для вашей установки важна генерация мощности на задней стороне (например, для наземных систем с отражающим окружением), учтите, что двустороннее отношение HPBC (30-50%) ниже, чем TOPCon (70-80%) или HJT (85-95%).

Сложность производства

Как объясняет вице-президент Longi Цзян Дунъюй, «Технология обратного контакта не нова, однако единственной компанией, которая может коммерциализировать этот продукт прямо сейчас по очень разумной цене, является Longi». Эта сложность ограничивает возможности поставщиков по сравнению с более устоявшимися технологиями.

Будущее технологии HPBC

По словам председателя Longi Чжуна Баошэня, «в ближайшие пять-шесть лет ячейки с тыльным контактом станут основным направлением кристаллических кремниевых ячеек», а «высокая эффективность преобразования ячеек с тыльным контактом является жемчужиной технологии кристаллического кремния».

Несколько событий указывают на светлое будущее HPBC:

Расширение производственных мощностей

Longi быстро наращивает производство, планируя построить завод по производству солнечных элементов мощностью 29 ГВт в районе Сисянь в провинции Шэньси, который будет использовать технологию HPBC. Компания заявляет, что «условия для массового производства высокоэффективных солнечных элементов HPBC созрели».

Технологические усовершенствования

Последние инновации включают модули с «температурным коэффициентом -0,28%/°C и выходной мощностью от 565 Вт до 590 Вт». Компания приписывает «высокие показатели «устойчивости к теплу и влажности»» «уникальным свойствам ячейки HPBC».

Принятие на рынок

Longi сообщает, что «на сегодняшний день она продала 30 ГВт своих модулей BC по всему миру, 10 ГВт из которых — это модули с защитой от пыли для коммерческого и промышленного сегмента (C&I)». Такое растущее внедрение свидетельствует о растущем доверии рынка к этой технологии.

Принятие обоснованного решения: подходит ли вам HPBC?

Чтобы определить, соответствует ли технология HPBC вашим конкретным потребностям, рассмотрите:

Основные факторы, которые следует учитывать

1. Условия тени: Если в месте установки наблюдается частичное затенение, HPBC может обеспечить значительно более высокую производительность в реальных условиях.
2. Эстетические требования: Если внешний вид важен, чистый и однородный вид HPBC дает явное преимущество.
3. Ограничения по пространству: Ограниченное пространство для установки может сделать более высокую эффективность HPBC более ценной
4. Бюджетные соображения: Сопоставьте надбавку к цене 5-10% с потенциальным выигрышем в энергии за 25+ лет службы системы
5. Местный климат: Твердый температурный коэффициент HPBC делает его особенно подходящим для более теплых регионов.

Вопросы, которые следует задать поставщику солнечной энергии

При рассмотрении технологии HPBC обратитесь к установщику солнечных батарей:

• Устанавливали ли они системы HPBC ранее и какие результаты они наблюдали?
• Могут ли они предоставить анализ оттенков, чтобы количественно оценить потенциальные преимущества для вашего конкретного участка?
• Какую гарантию производительности предоставляет производитель? (Должна быть 25-30 лет)
• Как прогнозируемое производство энергии в течение всего срока службы соотносится с другими вариантами?
• Какова ожидаемая разница в сроках окупаемости HPBC и альтернативных технологий?

Получите бесплатный анализ оттенка для вашего объекта

Узнайте, сколько дополнительной электроэнергии вы могли бы генерировать с помощью технологии HPBC, получив профессиональный анализ затенения для вашего конкретного местоположения.

Запросить бесплатный анализ

Заключение: правильная технология для ваших конкретных нужд

HPBC представляет собой значительный прогресс в решении одной из постоянных проблем солнечной энергетики: ухудшение производительности из-за частичного затенения. Фундаментальное переосмысление того, как электричество проходит через солнечные элементы, обеспечивает существенные преимущества в реальных условиях, где традиционные конструкции терпят неудачу.

Хотя HPBC не обязательно является лучшим выбором для каждой установки, он предлагает привлекательный вариант для:

• Городские и пригородные установки с неизбежными проблемами затенения
• Проекты, в которых важны эстетика и визуальная интеграция
• Установки с ограниченным пространством, требующие максимальной плотности энергии

По мере сокращения масштабов производства и снижения затрат технологии HPBC и аналогичные технологии с обратным контактом, вероятно, будут захватывать растущий сегмент рынка премиальной солнечной энергетики, особенно в тех областях применения, где их уникальные преимущества напрямую решают конкретные проблемы монтажа.

Подходит ли HPBC для вашего проекта, зависит от ваших конкретных обстоятельств, приоритетов и бюджета. Понимая сильные и слабые стороны технологии, вы можете принять обоснованное решение, которое максимизирует долгосрочную окупаемость инвестиций, одновременно устраняя практические ограничения вашей уникальной установки.

Об авторе

Эта статья была написана специалистом Couleenergy с обширным опытом анализа новых солнечных технологий. Представленная информация сочетает в себе техническую экспертизу с реальными данными о производительности, чтобы помочь потребителям принимать обоснованные решения относительно своих инвестиций в солнечную энергию.

Источники

В статье использованы данные лидеров отрасли, включая Longi Green Energy, Boston Solar, National Photovoltaic Quality Inspection Center (CPVT), Fraunhofer ISE, Couleenergy и Moregosolar, а также технические публикации и данные независимых испытаний.

Готовы ли вы изучить технологию HPBC для своего дома?

Поговорите с экспертом по солнечной энергетике (info@couleenergy.com, +1 737 702 0119) сегодня, чтобы узнать, как солнечные панели HPBC могут улучшить производительность вашей системы, особенно если вас беспокоит затенение.

Узнать больше