Zalety i zastosowanie modułów dwustronnych oraz technologie w nich wykorzystywane

PERC
JA Solar ogniwa PERC promuje w swoich modułach od początku roku 2014. Początkowo w wersji jednostronnej, a kilka lat później w dwustronnej.

PERC to skrót utworzony z pierwszych liter technologii określanej mianem Passivated Emitter Rear Cell, co oznacza ogniwa ze spodnią pasywacją emitera. Ogniwo PERC różni się od ogniwa klasycznego konstrukcją spodniej części.

Spodnia pasywacja powoduje odbicie od tylnej warstwy refleksyjnej promieniowania przechodzącego przez ogniwo, kierując fotony z powrotem do złącza p-n. Mechanizm ten powoduje, że promieniowanie, które w standardowym ogniwie jest zamieniane w ciepło, w przypadku zastosowania ogniw PERC staje się dodatkowym źródłem energii elektrycznej, generując wyższą moc. Dodatkową zaletą spodniej pasywacji ogniw PERC jest obniżenie temperatury pracującego ogniwa, zwiększając jego wydajność.
Warto zaznaczyć, że poniższa grafika odnosi się do modułów jednostronnych, natomiast idea działania jest taka sama również dla modułów dwustronnych.

Ogniwa połówkowe
Technologia ogniw połówkowych zakłada podział klasycznego ogniwa na dwie równe części, a samego modułu na kilka sub-modułów.

W każdym z sub-modułów A, B, ..., F znajduje się 20 ogniw połówkowych połączonych szeregowo. Sub-moduły w parach A+B, C+D, E+F połączone są równolegle i zabezpieczone diodą bocznikującą. Taka koncepcja generuje wiele zalet:

Dwustronność
Zasadniczo moduł dwustronny wytwarza więcej energii niż moduł jednostronny o tej samej mocy znamionowej, w tych samych warunkach.
Dla modułów dwustronnych definiuje się parametr określany mianem współczynnika dwustronności. Jest to stosunek mocy wyjściowej mierzonej od tyłu takiego modułu, do mocy mierzonej od jego przedniej strony. Dla aktualnie produkowanych modułów współczynnik ten wynosi około 70-75%

 

Ilość dodatkowo wygenerowanej energii modułu dwustronnego zależy jednak od konkretnych warunków, w tym intensywności rozproszonego promieniowania dostępnego z tyłu modułu, współczynnika odbicia powierzchni pod modułem, a także od wysokości instalacji modułu od powierzchni odbijającej promieniowanie.
 

Aby energia generowana przez tylną część modułu była jak największa, to spełnione powinny być poniższe założenia:

 
Powyższe argumenty pozwalają wyciągnąć prosty wniosek, iż potencjał modułów dwustronnych nie zostanie wykorzystany w przypadku instalacji takich modułów na dachach skośnych (dla generatora ułożonego równolegle do połaci dachu) i ich naturalnym przeznaczeniem są instalacje montowane na gruncie (z odpowiednio przygotowanym podłożem).

Poniższy wykres obrazuje większą ilość generowanej energii przez moduły dwustronne.
 

Badanie prowadzone było przez inżynierów JA Solar w miesiącach czerwiec oraz lipiec w roku 2017. Czerwiec był miesiącem o niskich wartościach natężenia promieniowania (dni zachmurzone, z dominującym promieniowaniem rozproszonym), natomiast w lipcu przeważały dni słoneczne (z dominującym promieniowaniem bezpośrednim). Dla czerwca moduły dwustronne wygenerowały około 15% więcej energii w porównaniu do modułów jednostronnych, natomiast w lipcu różnica wynosiła około 8%. Oznacza to, że dwustronność modułu jest bardziej zauważalna w przypadku promieniowania rozproszonego i w warunkach niskiej irradiancji.
 
Koszt produkcji modułów dwustronnych jest nieznacznie wyższy od kosztu produkcji modułów jednostronnych, natomiast większa żywotność i trwałość, mniejsza procentowa degradacja w skali kolejnych lat oraz wyższe uzyski modułów dwustronnych pozwalają uzyskać niższy LCOE.
Podsumowując, zalety modułów dwustronnych to: