PERC, TOPCon czy HJT – porównanie wydajności, kosztów i procesów ogniw słonecznych

PERC, TOPCon oraz HJT to rodzaje technologii ogniw wykorzystywanych w panelach fotowoltaicznych. Każde z rozwiązań cechuje się własnymi parametrami, poziomem sprawności, a także ceną. Czym różnią się od siebie? Jaka jest wydajność każdego z nich i czy da się jednoznacznie stwierdzić, która technologia ogniw słonecznych jest najlepsza?

Dostępne na rynku moduły fotowoltaiczne mogą mieć zastosowaną różną technologię ogniw słonecznych. Współcześnie oferowane moduły zostały wykonane z zastosowaniem technologii, mających zwiększać wydajność konwersji energii słonecznej, co zapewnia lepsze korzyści z inwestycji w odnawialne źródła energii. Wśród dostępnych na rynku rozwiązań można znaleźć np. ogniwa PERC, ogniwa TOPCon czy ogniwa HJT. Stanowią one dużą część rynku, dlatego to właśnie te 3 technologie będą przedmiotem opisu i porównań niniejszego artykułu. Czym zatem charakteryzują się poszczególne rozwiązania?

Inwestycja fotowoltaiczna – odpowiednie przygotowanie

Inwestycja fotowoltaiczna wymaga szczegółowego zaprojektowania i odpowiedniego przygotowania. Decyzja dotyczy nie tylko wyboru technologii, ale także dogodnego miejsca. Z pomocą przychodzi skaning laserowy LiDAR, czyli technologia Light Detection and Ranging. Jest to metoda pomiarowa, która pozwala pozyskać geometryczny model 3D skanowanego obiektu przy wykorzystaniu światła lasera. Umożliwia w łatwy i szybki sposób zebranie dużej ilości danych, które będą potrzebne na etapie prac projektowych. Warto rozważyć możliwość skorzystania z tego rozwiązania, planując inwestycję w odnawialne źródła energii.

Jakie dodatkowe elementy należy wziąć pod uwagę? Jednym z wartych rozważenia rozwiązań jest inwestycja w magazyn energii. W przypadku korzystania z fotowoltaiki pozwala on na lepsze wykorzystanie wytworzonej przez panele energii na własne potrzeby, zamiast sprzedawania jej do sieci i późniejszego odkupienia. Magazyn energii może także stanowić dodatkowe źródło energii na wypadek awarii sieci.

Kolejną decyzją do podjęcia na początkowym etapie inwestycji jest wybór modułów fotowoltaicznych. Moduły fotowoltaiczne nowej generacji mogą być wyposażone w różne ogniwa. Właśnie o nich i różnicach pomiędzy poszczególnymi rozwiązaniami piszemy poniżej.

Ogniwa PERC

Ogniwa PERC są rodzajem ogniw monokrystalicznych typu p. Nazwa tej technologii pochodzi od angielskiego określenia Passivated Emitter and Rear Cell, co tłumaczy się jako pasywacja spodniej części ogniwa fotowoltaicznego. Rozwiązanie to pozwala na odbicie promieniowania słonecznego od znajdującej się na spodzie panelu warstwy powleczonej aluminium z wyciętymi laserowo otworami (tzw. reflektory). Celem tego mechanizmu jest zwiększenie stopnia wykorzystania potencjału energetycznego promieniowania słonecznego. W praktyce oznacza to zwiększenie wydajności modułu. Ogniwa PERC cechują się wysoką sprawnością zarówno w testach, jak i warunkach rzeczywistych.

Technologia TOPCon

Ogniwa słoneczne mogą być również wykonane w technologii TOPCon, co oznacza Tunnel Oxide Passivated Contact (styk pasywowany tlenkiem tunelu). Chociaż są to ogniwa typu n, czyli bazujące na waflach domieszkowanych ujemnie, to do ich opracowania wykorzystano m.in. wiedzę i doświadczenia z zastosowania ogniw PERC, czyli typu p. Główną nowością w przypadku technologii TOPCon jest dodanie do konstrukcji bardzo cienkiej warstwy tlenku i dodatkowych warstw krzemu. Wykorzystanie tzw. efektu tunelowania w ich przypadku ma owocować zwiększonym poziomem wydajności paneli poprzez minimalizację strat energii wywoływaną przez rezystancję wewnętrzną.

Technologia HJT

Kolejnym dostępnym na rynku rozwiązaniem są ogniwa HJT. Są to klasyczne ogniwa monokrystaliczne typu n, podobnie jak moduł fotowoltaiczny TOPCon. Moduły HJT często klasyfikowane są jako moduły premium, co wynika jednak nie tylko z ich nieco wyższej ceny, ale także parametrów jakościowych. W ich konstrukcji stosowane są cienkie płytki z krzemu amorficznego. W połączeniu z krzemem krystalicznym, taka mieszanka pozwala uzyskać większą odporność oraz większą sprawność modułu bez względu na temperaturę. Technologia heterojonowa cechuje się zatem możliwością wykorzystania obu technologii czy też rodzajów krzemu.

Porównanie poszczególnych rozwiązań

Technologia ogniw słonecznych PERC spośród 3 omawianych propozycji jest najbardziej rozpowszechniona. Wynika to m.in. z jej najdłuższego stażu rynkowego. Można powiedzieć wręcz, że w ostatnich latach ogniwa PERC zdominowały rynek, stając się najpopularniejszym rozwiązaniem. Wprowadzenie technologii TOPCon stało się początkiem pewnego trendu zmian w fotowoltaice, ze względu na doskonalenie modułów, regularne zwiększanie ich sprawności i rozwój technologiczny. Już w momencie wejścia na rynek, jednym z głównych argumentów na rzecz TOPCon miała być właśnie większa wydajność w porównaniu do PERC, wynikająca m.in. z większej tolerancji na wysokie temperatury. Najmłodszą technologią, z najkrótszym stażem rynkowym jest technologia heterozłącza HJT. Jednak przez wielu ekspertów rynku określana jest mianem technologii przyszłości.

Pod względem procesów, główną różnicą, oprócz typu ogniw (PERC – typ p, TOPCon i HJT – typ n), pomiędzy omawianymi rozwiązaniami jest wykorzystanie pasywacji. Ogniwa PERC wykorzystują pasywację spodniej części ogniwa, TOPCon – pasywację cienkowarstwową polikrzemu, zaś HJT – technologię pasywacji krzemu amorficznego. Przekłada się to na różnice w wydajności poszczególnych rozwiązań. Jak wynika z testów, a także przykładów rzeczywistych wdrożeń, technologia heterojonowa pozwala uzyskać spośród tych 3 rozwiązań najwyższą wydajność, czyli umożliwia wyższą produkcję energii.

Trzeba jednak pamiętać, że rozpowszechnienie poszczególnych rozwiązań, czas ich obecności na rynku, a także poziom zaawansowania konstrukcyjnego i technologii produkcji przekładają się na koszty modułów fotowoltaicznych z wykorzystaniem poszczególnych technologii. Najtańszym obecnie rozwiązaniem jest PERC, następnie TOPCon. Jednak rosnące zainteresowanie ogniwami HJT sprawia, że stają się one coraz powszechniejsze, a tym samym należy spodziewać się, że będą one w przyszłości coraz tańsze.