NING-PO, Čína, 25. října 2022 /PRNewswire/ -- S rychlým přechodem fotovoltaiky od polovodičů typu P na typ N přitahují stále větší pozornost rozdíly v produkci energie mezi panely využívajícími různé technologie článků. V současné době jsou nejrozšířenějšími typy články využívající technologii PERC, TOPCon a HJT. Každá z nich má své výhody a nevýhody, ale komparativní výzkum výroby energie stále postrádá systematické srovnání celého jejich životního cyklu z hlediska globálních scénářů použití.
Figure 1.1 Map of global power generation gains (PRNewsfoto/Risen Energy Co., Ltd)
Figure 2.1 PERC/TOPCon/HJTpower and temperature correspondence curves (PRNewsfoto/Risen Energy Co., Ltd)
Figure 2.2 Structure of HJTcell (PRNewsfoto/Risen Energy Co., Ltd)
Table 2.1 Bifacial factorof PERC/TOPCon/HJT modules (PRNewsfoto/Risen Energy Co., Ltd)
Figure 2.3 Product warrantyof PERC/TOPCon/HJT module (PRNewsfoto/Risen Energy Co., Ltd)
Table 3.1 Comparison ofPERC/TOPCon/HJT power generation gain (PRNewsfoto/Risen Energy Co., Ltd)
Figure 3.1 Comparison ofthe main losses of PERC/TOPCon/HJT in low temperature (PRNewsfoto/Risen Energy Co., Ltd)
Table 3.2 Comparison of PERC/TOPCon/HJTpower generation gain (PRNewsfoto/Risen Energy Co., Ltd)
Figure 3.2 Comparison ofthe main losses of PERC/TOPCon/HJT in high temperature (PRNewsfoto/Risen Energy Co., Ltd)
Společnost Risen Energy Co., Ltd. proto shromáždila základní parametry výše uvedených tří technologií a změřila výrobu elektrické energie v solárních elektrárnách využívajících panely s články těchto tří typů během 25letého životního cyklu v 21 typických zemích a regionech s různým klimatickým prostředím po celém světě, aby tak vytvořila globální mapu srovnání energetického zisku.
I. Globální mapa energetického zisku（HJT vs. PERC/TOPCon）
V celosvětovém měřítku mají vyšší produkci energie zařízení využívající technologii HJT (o 4,37-6,54 % vyšší než u PERC a o 1,25-3,33 % vyšší než u TOPCon), jejichž výsledky jsou vynikající zejména v oblastech s vysokými teplotami (např. na Blízkém východě, v Austrálii a na jihu USA) s energetickým ziskem 6 % oproti technologii PERC a 3% oproti technologii TOPCon. Viz obrázek 1.1.
Obrázek 1.1: Globální mapa energetického zisku
II. Technická analýza modulů
Na základě charakteristik modulů lze konstatovat, že rozdíl v produkci energie mezi různými typy článků v jednotlivých regionech popsaných na mapě je způsoben především třemi faktory: teplotním koeficientem, bifaciálním faktorem a poklesem výkonu. Z tohoto důvodu mohou moduly HJT díky svému extrémně stabilnímu teplotnímu koeficientu, vyššímu bifaciálnímu faktoru a lepší schopnosti zachování výkonu dosáhnout ve fotovoltaickém systému vyššího energetického zisku a stabilnějšího výtěžku.
2.1 Mimořádně stabilní teplotní koeficient
V porovnání s teplotním koeficientem výkonu -0,35 %/°C u PERC a -0,32 %/°C u TOPCon mají moduly HJT stabilnější teplotní koeficient výkonu -0,24 %/°C, což znamená, že v porovnání s moduly PERC a TOPCon mají moduly HJT nižší pokles výkonu při zvyšování provozní teploty modulu, čímž se snižuje ztráta výkonu. Tato výhoda se projeví zejména v případě vysoké teploty provozního prostředí, jak je znázorněno na obrázku 2.1.
Při provozní teplotě 60 °C je relativní výkon modulů HJT o 2,8 % vyšší než u modulů TOPCon a o 3,5 % vyšší než u modulů PERC.
Při provozní teplotě 65 °C je relativní výkon modulů HJT o 3,2 % vyšší než u modulů TOPCon a o 4 % vyšší než u modulů PERC.
Obrázek 2.1: Křivky závislosti výkonu a teploty modulů PERC, TOPCon a HJT
2.2 Vyšší bifaciální faktor
Díky přirozeně symetrické struktuře je HJT článek ze své podstaty bifaciální. Jak ukazuje obrázek 2.2, v současnosti se jedná o technologii s nejvyšším bifaciálním faktorem. Za stejných podmínek platí, že čím vyšší je bifaciální faktor, tím větší je energetický zisk ze zadní strany panelu. Bifaciální faktor modulů HJT je přibližně 85 %, což je přibližně o 15 % více než u modulů PERC a přibližně o 5 % více než u modulů TOPCon (viz tabulka 2.1).
Obrázek 2.2: Struktura článku HJT
Tabulka 2.1 Bifaciální faktor modulů PERC, TOPCon a HJT
Ve stejném scénáři použití ve velkokapacitní pozemní elektrárně přináší vyšší bifaciální faktor modulů HJT ve srovnání s moduly PERC a TOPCon vysoký energetický zisk.
2.3 Delší zachování výkonu
Z křivek poklesu výkonu tří různých technologií článků je zřejmé, že na konci 25. roku provozu je míra zachování výkonu modulů HJT 92 %, zatímco u modulů PERC je to 87,2 % a u modulů TOPCon 89,4 %. Z toho vyplývá, že produkty s technologií HJT nabízejí nejlepší zachování výkonu po celý životní cyklus velkokapacitní elektrárny, což může vést ke stabilnější a relativně vyšší produkci energie (viz obrázek 2.3).
Výše uvedené výsledky jsou uvažovány se současným 2% poklesem v prvním roce, výhoda bude tedy patrnější s rozvojem technologie zapouzdření modulů a článků a zlepšením materiálů, které mohou pokles výkonu HJT produktů v prvním roce snížit.
Obrázek 2.3: Garance modulů PERC, TOPCon a HJT
Výše je uvedena stručná analýza výkonnosti článků a modulů HJT. Jaké jsou však hlavní faktory, které produkci energie v modulech ovlivňují? Jak významný je jejich vliv? Na tyto otázky se pokusila společnost Risen Energy odpovědět další analýzou pomocí programu PVSYST.
III. Analýza pomocí PVSYST
Z hlediska faktorů ovlivňujících výrobu energie bude pro analýzu vybrán typický scénář použití při vysokých, resp. nízkých teplotách.
3.1 Scénáře použití při nízkých teplotách
Jako typický příklad scénáře použití při nízkých teplotách byl vybrán Charbin, který se nachází poblíž 45,9° s. š. s průměrnou roční teplotou 4,7 °C a celkovým horizontálním zářením 1347 KWh/m2. Elektrárna je navržena s poměrem DC/AC 1,25 a instalovaným výkonem 4 MW (s mírnými odchylkami ve skutečném provedení), s použitím pevných držáků s optimálním úhlem sklonu a vhodných řetězcových střídačů. Ve 25. roce provozu činí energetický zisk modulů TOPCon oproti produkci modulů PERC 3,94 % a zisk modulů HJT je ještě vyšší - 7,73 % (viz tabulka 3.1).
Tabulka 3.1: Srovnání energetického zisku modulů PERC, TOPCon a HJT
Podle srovnání ztrát je nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím výrobu energie za nízkých teplot pokles výkonu. Na konci 25. roku činí pokles výkonu 12,86 % (1,6 % + 11,26 %) u modulů PERC, 10,6 % (0,6 % + 10 %) u modulů TOPCon a 7,87 % (1,6 % + 6,27 %) u modulů HJT. Viz obrázek 3.1.
Obrázek 3.1: Srovnání hlavních ztrát modulů PERC, TOPCon a HJT při nízkých teplotách
3.2 Scénáře použití při vysokých teplotách
Jako typický příklad pro scénář použití při vysokých teplotách bylo vybráno Abú Zabí na Blízkém východě, které se nachází poblíž 24,4° s. š. s průměrnou roční teplotou 28,5 °C a celkovým horizontálním zářením 2015,1 KWh/m2. Elektrárna je navržena s poměrem DC/AC 1,05 a instalovaným výkonem 4 MW (s mírnými odchylkami ve skutečném provedení), s použitím optimálního úhlu sklonu na pevných držácích a vhodných řetězcových střídačů. Ve 25. roce provozu činí energetický zisk modulů TOPCon oproti produkci modulů PERC 4,52 %, přičemž zisk modulů HJT je ještě vyšší a dosahuje 9,67 % (viz tabulka 3.2).
Tabulka 3.2: Srovnání energetického zisku modulů PERC, TOPCon a HJT
Jak vyplývá z grafu porovnání ztrát, vedle poklesu výkonu je dalším významným faktorem ovlivňujícím výrobu energie ve scénářích s vysokými okolními teplotami ztráta z důvodu provozní teploty. Na konci 25. roku činí pokles výkonu modulů PERC 12,86 % (1,6 % + 11,26 %), zatímco u modulů TOPCon je to 10,6 % (0,6 % + 10 %) a u modulů HJT 7,87 % (1,6 % + 6,27 %); ztráta z důvodu provozní teploty modulů PERC činí 8,31 %, u modulů TOPCon je to 7,26 % a u modulů HJT 5,81 % (viz obrázek 3.2).
Obrázek 3.2: Srovnání hlavních ztrát modulů PERC, TOPCon a HJT při vysokých teplotách
Z výše uvedené analýzy vyplývá, že ve scénářích použití při nízkých teplotách je jedním z hlavních faktorů ovlivňujících výrobu energie pokles výkonu modulu, přičemž ve scénářích použití při vysokých teplotách se jako další významný faktor připojuje provozní teplota. Vzhledem k mimořádně stabilnímu teplotnímu koeficientu, vyššímu bifaciálnímu faktoru a lepší schopnosti zachování výkonu HJT modulů je výhoda technologie HJT v oblasti vysokých teplot zřejmá. Také v oblastech s nízkými teplotami vykazuje HJT poměrně vysoký energetický zisk a přináší tak fotovoltaickému systému vyšší energetický zisk a stabilnější výtěžek.
Share this article