מקור: thesolarnerd.com
יעילות פאנל סולארי מתייחסת לכמה אור שמשמש פאנל סולארי לחשמל. ככל שהיעילות גבוהה יותר, כך תקבל יותר חשמל מהפאנל עבור אותה כמות אור. עבור פריסת גג עם שטח מוגבל, זו יכולה להיות תכונה חשובה מאוד.
היעילות מטפסת בהתמדה לאורך השנים כאשר היצרנים ממשיכים למצוא דרכים לסחוט יותר חשמל מאותה כמות אור שמש. אך ככל שמגיעים לגבולותיה של כל טכנולוגיה, מדענים ומהנדסים צריכים להיכנס לתיק הטריקים שלהם כדי למצוא דרכים חדשות להשאיר את ההתייעלות.
אחת הטכנולוגיות החדישות ביותר שמוצאת את דרכה לשוק הפאנלים הסולאריים של הצרכן היא תאים סולאריים הטרו-צימריים. בעוד שפנאסוניק הייתה טכנולוגיה זו במשך כמה שנים עם לוחות ה- HIT שלהם, הפטנטים על טכנולוגיית ההטרו-ג'נקציה פגו בשנת 2010, ויותר יצרנים מתחילים לפרוס אותה במוצריהם.
מהו השמש ההטרו-ג'ונקטיבי
תאים סולאריים של Hetereojunction משלבים בין שתי טכנולוגיות שונות לתא אחד: תא סיליקון גבישי, המסובך בין שתי שכבות של סיליקון "סרט דק" אמורפי. בשימוש ביחד, טכנולוגיות אלה מאפשרות לקצור אנרגיה רבה יותר בהשוואה לשימוש בטכנולוגיה אחת בלבד.
הסוג השכיח ביותר של לוחות סולאריים מיוצרים מסיליקון גבישי - או מונוקריסטלי או פוליקריסטלי. גבישי הסיליקון מגדלים לבלוקים ואז נחתכים ליריעות דקות, לרוב באמצעות מסור חוט יהלום, ליצירת תאים בודדים.
סוג פחות נפוץ של תא פוטו-וולטאי הוא סרט דק, המיוצר עם מגוון חומרים, שאחד מהם הוא סיליקון אמורפי. בניגוד לסיליקון גבישי, לסיליקון האמורפי אין מבנה גבישי רגיל. במקום זאת, אטומי הסיליקון מסודרים באופן אקראי. לייצור המשמעות היא שניתן להפקיד סיליקון אמורפי על משטח - תהליך פשוט ופחות יקר מאשר גידול וקיצוץ של קרילי סיליקון.
כשלעצמו סיליקון אמורפי פחות יעיל בהמרת אור השמש לחשמל. עם זאת, יש לזה את היתרון של ייצור פחות יקר. עלות נמוכה יותר וגמישות זו בסוג החומרים עליהם ניתן להפקיד סיליקון אמורפי הם כמה יתרונות חשובים.
עם תאים סולאריים הטרו-ג'נקציוניים, לרקמת סיליקון גבישית קונבנציונלית יש סיליקון אמורפי המונח על משטחיו הקדמיים והאחוריים. התוצאה היא כמה שכבות של שמש סרט דקיק הקולט פוטונים נוספים שאחרת לא יתפסו על ידי סיליקון הסיליקון הגבישי.
תרשים של תא הטרונובנציה
כיצד תאים סולאריים הטרו-חיבוריים מגדילים את היעילות
תא סולארי עשוי מחומר דקיק התופס חלק מהאור השמש הפוגע בו. אבל זה לא אטום לחלוטין. קצת אור שמש יעבור ממש בתא, וחלקם גם יקפצו מהשטח.
טכנולוגיית השמש Heterojunction מנצלת את זה על ידי בניית פאנל סולארי משלוש שכבות שונות של חומר פוטו-וולטאי. השכבה האמצעית של סיליקון חד-גבישי עושה את רוב העבודה בהפיכת אור השמש לחשמל.
יש שכבה עליונה של סיליקון מסרט דק אמורפי הלוכד מעט אור שמש לפני שהוא פוגע בשכבה הגבישית, והוא גם תופס מעט אור שמש שמשתקף מהשכבות שמתחת. זה דק מאוד, כך שחלק גדול מאור השמש עובר ישר. עם זאת, הוא מייצר מספיק חשמל נוסף בכדי שהעלויות הנוספות יהיו כדאיות.
בחלק האחורי של הסיליקון הגבישי שכבה נוספת של סרט דק. הוא לוכד אור שמש העובר בשתי השכבות הראשונות. אם הפאנל מעוצב זכוכית על זכוכית עם פנל אחורי שקוף, שכבת הסרט הדקה האחורית תוסיף כמות משמעותית של חשמל כתוצאה מאור השמש המשתקף מעל פני האדמה.
על ידי בניית לוח מתוך כריך המורכב משלוש שכבות פוטו-וולטאיות שונות, לוח סולארי הטרו-ג'ונקטיבי יכול להגיע ליעילות של 21% ומעלה. זה ניתן להשוואה לפאנלים המשתמשים בטכנולוגיות שונות כדי להשיג ביצועים גבוהים.
יתרונות השמש ההטרו-ג'ונקטיבית
היתרונות העיקריים של תאים סולאריים הטרו-ג'נקציוניים על פני תאי סיליקון גבישיים קונבנציונליים הם:
יעילות גבוהה יותר
עלות נמוכה יותר פוטנציאלית בהשוואה לטכנולוגיות אחרות המשמשות לשיפור הביצועים, כגון PERC
מקדם טמפרטורה נמוך יותר (ביצועים משופרים בטמפרטורות גבוהות)
היעילות של לוחות ההטרונובנציה הקיימים כיום נעה בין 19.9% עד 21.7% עם לוחות HJT החדשים ביותר מ- REC Solar. אמנם זה לא הגבוה ביותר בשוק - האלוף הנוכחי הם תאי המקסון שמציעה SunPower, שמגיעים ליעילות של 22.7% - אך זהו שיפור משמעותי ביחס לתאים מונוקריסטליים קונבנציונליים.
בנוסף, הטכנולוגיות האחרות בהן משתמשים היצרנים כדי להגיע ליעילות גבוהה מאוד יכולות להיות יקרות יותר. לדוגמה, תאי Maxeon של SunPower משתמשים בגוש נחושת עבה בגב כל תא. אמנם גישה זו מסייעת לתאי Maxeon להיות התאים היעילים ביותר הקיימים כיום, אך השימוש בכמות הנחושת אינו זול.
לשם השוואה, סיליקון אמורפי הוא טכנולוגיה זולה יחסית. בעוד שסוג זה של שמש דקה של סרט דק אינו יעיל כמעט כמו סיליקון גבישי, הוא נהנה מייצור פשוט יחסית. בכך שהם דורשים פחות שלבי ייצור מאשר טכנולוגיות אחרות, ללוחות ההטרו-חיבור יש פוטנציאל להיות חסכוני יותר מסוגים אחרים.
לבסוף, לפאנלים של HJT יכול להיות יתרון כשמדובר בביצועים בטמפרטורה גבוהה. פאנלים סולאריים יעילים פחות בטמפרטורות גבוהות. זוהי תופעה ידועה - למעשה, ביצועי הטמפרטורה רשומים בגיליון הנתונים של כל פאנל סולארי. חפש נתוני מקדם טמפרטורה ודירוגי כוח PTC, NOCT או CEC .
עם זאת, יתרון אחד של השמש הסרט דק הוא בכך שיש לו מקדם טמפרטורה טוב יותר מסיליקון גבישי. המשמעות היא שלטמפרטורות גבוהות יש פחות השפעה על הסרט הדק על סיליקון קונבנציונאלי מונוקריסטלי או פוליסטרי.
עם שתי שכבות של סיליקון מסרט דק, לוחות ההטרונובנציה משיגים יתרון על פני לוחות סולאריים קונבנציונליים כשמדובר בשמירה על ביצועים גבוהים ככל שהטמפרטורה עולה.
