Solpanelteknik i förändring – är vi mitt i ett nytt “HD DVD vs Blu-ray”-race?
Solcellsbranschen är just nu inne i en spännande fas – ungefär som när högupplöst film slog igenom och två konkurrerande tekniker, HD DVD och Blu-ray, kämpade om att bli marknadens standard. På samma sätt ser vi idag två parallella tekniksprång inom solpaneler: back contact-tekniken och TOPCON-tekniken. Båda har sina unika fördelar, båda lockar till sig tillverkare och installatörer – men ingen vet ännu vilken som blir den långsiktiga vinnaren.
För dig som installatör innebär det att du står inför ett teknikval som kan påverka både prestanda, utseende och framtida service. Nedan går vi igenom de vanligaste teknikerna idag och djupdyker i vad som gör back contact och TOPCON så spännande.
Figur 1. Back contact (vänster) & TopCON (till höger)
Back contact-tekniken
Back contact-tekniken är ett av de hetaste områdena just nu. Här flyttas alla elektriska kontakter till baksidan av solcellen, vilket ger en helt svart och elegant yta utan synliga ledare på framsidan. Det är inte bara snyggt – det ökar också verkningsgraden eftersom mer ljus når cellen. I världen finns det två ledande tillverkare av denna teknologi Longi och Aiko. De har lite olika teknoligi men är i grunden båda back contact-paneler.
- ABC (All Back Contact) från AIKO: AIKO:s Gen 3-paneler använder en avancerad back contact-lösning som ger rekordhög verkningsgrad och utmärkt prestanda även vid svagt ljus. Läs mer: Aiko ABC Gen 3
- HPBC och HBC från Longi: Longi har utvecklat egna varianter som kombinerar back contact med passivering, vilket minskar elektriska förluster och ger både hög effektivitet och snygg design. Läs mer: Longi Hi-MO X10 Artist
För installatörer innebär back contact-paneler ofta enklare hantering och ett estetiskt tilltalande resultat, vilket blir allt viktigare på villatak.
Partiell skugghantering med BC-teknologi från AIKO och LONGi.
Back contact-paneler med partial shading optimization bygger på avancerad halvledarfysik och innovativ cellkonstruktion. När en solcell i en sådan panel blir skuggad, kan den gå in i ett så kallat ”soft breakdown”-läge, vilket innebär att cellen fortfarande kan leda ström utan att ta skada. Back contact-celler har noggrant utformade interdigiterade kontakter, vilket gör att de kräver lägre spänning för att fungera effektivt även vid skuggning.
Figur 2. Back contact-panelernas ”soft brakedown” illustrerat med en skuggning som kan
liknas med en bypassdiod på cellnivå.
Till skillnad från traditionella paneler, där en bypass-diod kopplar bort en tredjedel av panelen vid skuggning (vilket leder till stora effektförluster), kan back contact-tekniken kringgå enskilda skuggade celler utan att påverka hela strängen. Det innebär att endast en liten del av panelens effekt går förlorad vid skuggning av en cell, och bypass-dioden aktiveras först när flera celler är skuggade. På så sätt bibehålls en högre total effektivitet även vid partiell skuggning.
Sammanfattningsvis möjliggör partial shading optimization i back contact-paneler att de fortsätter leverera hög effekt även när vissa celler är skuggade, tack vare smart användning av halvledarfysik och precisionsdesignade kontakter i cellerna. Detta ger betydligt mindre effektförlust jämfört med traditionell teknik och gör panelerna särskilt lämpade för installationer där skuggning är svår att undvika.
Figur 3. Longis partiella skugghantering i sina BC-paneler jämfört med TopCON
Ökad hållfasthet i BC-celler
TaiRay är Longis egenutvecklade typ av kiselwafer som används i deras solceller. Den bygger på avancerad teknik och har tagits fram för att ge bättre prestanda och hållbarhet jämfört med traditionella wafers. TaiRay-wafers används bland annat i Hi-MO X10-serien och är resultatet av många års forskning och utveckling.
Tre fördelar med TaiRay enligt Longi:
- Hög produktkoncentration:
TaiRay-wafers gör att fler solceller får hög verkningsgrad efter tillverkning, vilket innebär att man får ut mer effekt från varje cell. - Renare material och färre defekter:
Genom nya tillverkningsprocesser minskas mängden syre och andra föroreningar i kiselmaterialet, och det blir färre defekter i kristallstrukturen. Detta leder till effektivare solceller. - Bättre hållfasthet:
TaiRay-wafers är mer motståndskraftiga mot brott och har 16 % högre böjhållfasthet än traditionella wafers, vilket gör dem mer robusta och hållbara vid hantering och installation.
Figur 4. Tester av cellernas hållfasthet. Video via denna länk: LÄNK
Aikos koppar-kopplingar
Aiko har utvecklat en egen kopparbaserad interconnection för sina ABC-celler som ersätter traditionell silvermetallisering. Genom att använda koppar, som har betydligt bättre ledningsförmåga än silverpasta, kan Aiko öka cellernas effektivitet och minska energiförluster. Koppar appliceras med elektroplätering, vilket undviker höga temperaturer och därmed minskar risken för skador och föroreningar i kislet. Resultatet blir mer robusta och hållbara solceller med bättre motståndskraft mot mikrosprickor och miljöpåverkan. Dessutom är koppar både billigare och mer tillgängligt än silver, vilket gör tekniken mer hållbar och framtidssäker.
Figur 5. Hållfasthetsprov av ABC-cell från Aiko och TopCON-cell från annan tillverkare. LÄNK
Topcon – nästa generations cellteknik
Topcon står för ”Tunnel Oxide Passivated Contact” och är den andra stora utmanaren. Topcon bygger vidare på traditionella monokristallina celler men lägger till ett extra lager av tunn oxid och en passiverad kontakt på baksidan. Resultatet? Högre verkningsgrad, bättre prestanda vid höga temperaturer och längre livslängd.
Fördelar med Topcon:
- Högre verkningsgrad än traditionella PERC-celler
- Bättre prestanda vid värme
- Mindre degradering över tid
Topcon är alltså en teknik som pressar ut ännu mer energi ur varje kvadratmeter – perfekt när takytan är begränsad
HJT – Heterojunction-teknik
En annan teknik som snabbt vinner mark är HJT (Heterojunction Technology). HJT kombinerar två olika typer av kisel – amorft och kristallint – i samma cell. Det gör att cellen kan ta tillvara på mer av solens energi och ger mycket hög verkningsgrad, särskilt vid svagt ljus och höga temperaturer. HJT-celler har också låg degradering över tid och kan tillverkas med mycket tunna skivor, vilket sparar material och minskar miljöpåverkan.
För installatörer innebär HJT-paneler ett premiumval för kunder som vill ha det allra senaste och bästa, särskilt på platser där ljusförhållandena varierar mycket under året.
Perovskite och tandempaneler – framtidens teknik?
En av de mest omtalade innovationerna inom solceller är perovskite-tekniken. Perovskite är ett nytt material som kan absorbera ljus mycket effektivt och tillverkas med enkla processer. Än så länge är tekniken främst på forskningsstadiet, men potentialen är enorm – både vad gäller verkningsgrad och kostnad.
Det riktigt spännande sker när perovskite kombineras med traditionella kiselsolceller i så kallade tandempaneler. Då kan man utnyttja olika delar av solspektrumet och nå verkningsgrader långt över vad som är möjligt med enbart kisel. Flera tillverkare har redan visat prototyper och de första kommersiella tandempanelerna väntas inom några år.
För dig som installatör är det här tekniker att hålla ögonen på – de kan komma att revolutionera marknaden och öppna för helt nya applikationer och designmöjligheter.
Kombinationer av teknologier
För att visa att det hela är lite mer komplext än vad detta blogginlägg visat så vill vi också belysa hur solpanelstillverkarna kombinerar olika tekniker för att nå nya nivåer av effektivitet och verkningsgrad. Exempelvis Longi Himo X10 bygger på Longis HPBC-teknologi (Hybrid Passivated Back Contact) som kort och gott är en back contact-teknologi. Denna är nu inne på generation 2 från Longi där man nu använder så kallad N-type (n-dopat kisel med fosfor till skillnad från p-type som använder bor). Longis ”Royce Royce”-panel, nya LONGi EcoLife S10, bygger på HBC-teknologi (Heterojunction Back Contact) vilket kombinerar HJT och Back Contact. Det är på så sätt man når hela 510W på en panel som mäter 1800mm x 1134mm (se datablad HÄR).
Sammanfattning
Solpaneltekniken utvecklas i rasande fart och vi står mitt i ett teknikskifte där back contact och Topcon tävlar om att bli framtidens standard – precis som HD DVD och Blu-ray en gång gjorde på filmfronten. Samtidigt ser vi spännande framsteg inom HJT och perovskite/tandem, som kan förändra spelplanen ytterligare. Genom att förstå skillnaderna mellan dessa tekniker kan du som installatör välja rätt panel för varje projekt och ge kunden bästa möjliga lösning.
Vill du veta mer om de senaste panelerna? Läs vidare på Aiko ABC Gen 3 och Longi Hi-MO X10 Artist.
Behöver du hjälp att välja rätt panel till ditt nästa projekt? Kontakta oss på Senergia – vi hjälper dig hela vägen!