Fonte: thesolarnerd.com
L'efficienza del pannello solare si riferisce alla quantità di luce che un pannello solare converte in elettricità. Maggiore è l'efficienza, maggiore è l'elettricità che otterrai dal pannello per la stessa quantità di luce. Per una distribuzione sul tetto con spazio limitato, questa può essere una funzione molto importante.
L'efficienza è aumentata costantemente nel corso degli anni mentre i produttori continuano a trovare modi per spremere più elettricità dalla stessa quantità di luce solare. Ma quando vengono raggiunti i limiti di ciascuna tecnologia, gli scienziati e gli ingegneri devono raggiungere il loro bagaglio di trucchi per trovare nuovi modi per far crescere l'efficienza.
Una delle ultime tecnologie che si sta facendo strada nel mercato dei pannelli solari di consumo sono le celle solari a eterogiunzione. Mentre Panasonic ha questa tecnologia da alcuni anni con i suoi pannelli HIT, i brevetti sulla tecnologia eterogiunzione sono scaduti nel 2010 e molti produttori stanno iniziando a implementarla nei loro prodotti.
Che cos'è eterogiunzione solare
Le celle solari Hetereojunction combinano due diverse tecnologie in una sola cella: una cella di silicio cristallino inserita tra due strati di silicio amorfo a "film sottile". Utilizzate insieme, queste tecnologie consentono di raccogliere più energia rispetto all'utilizzo di entrambe le tecnologie da sole.
Il tipo più comune di pannelli solari è realizzato con silicio cristallino - monocristallino o policristallino. I cristalli di silicio vengono trasformati in blocchi e quindi tagliati in fogli sottili, spesso usando una sega a filo diamantato, per formare singole celle.
Un tipo meno comune di cella fotovoltaica è il film sottile, realizzato con una varietà di materiali, uno dei quali è il silicio amorfo. A differenza del silicio cristallino, il silicio amorfo non ha una struttura cristallina regolare. Invece, gli atomi di silicio sono ordinati casualmente. Per la produzione, ciò significa che il silicio amorfo può essere depositato su una superficie - un processo più semplice e meno costoso rispetto alla crescita e al taglio dei critali di silicio.
Di per sé, il silicio amorfo è meno efficiente nel convertire la luce solare in elettricità. Tuttavia, ha il vantaggio di una produzione meno costosa. Questo minor costo e flessibilità nel tipo di materiali su cui può essere depositato il silicio amorfo sono due importanti vantaggi.
Con celle solari a eterogiunzione, un wafer di silicio cristallino convenzionale ha un deposito di silicio amorfo sulla sua superficie anteriore e posteriore. Ciò si traduce in un paio di strati di solare a film sottile che assorbono fotoni extra che altrimenti non verrebbero catturati dal wafer di silicio cristallino medio.
Schema di una cella di eterogiunzione
In che modo le celle solari a eterogiunzione aumentano l'efficienza
Una cella solare è realizzata con un materiale sottile che cattura una frazione della luce solare che la colpisce. Non è completamente opaco, però. Parte della luce solare passerà attraverso la cellula e alcune rimbalzeranno anche sulla superficie.
La tecnologia solare Heterojunction ne trae vantaggio costruendo un pannello solare composto da tre diversi strati di materiale fotovoltaico. Lo strato intermedio di silicio monocristallino svolge la maggior parte del lavoro di trasformazione della luce solare in elettricità.
C'è uno strato superiore di silicio amorfo a film sottile che cattura un po 'di luce solare prima che colpisca lo strato cristallino e cattura anche un po' di luce solare che si riflette sugli strati sottostanti. È molto sottile, quindi gran parte della luce solare passa proprio attraverso. Tuttavia, genera abbastanza elettricità aggiuntiva per rendere utile il costo aggiunto.
Sul retro del silicio cristallino è presente un altro strato a film sottile. Cattura la luce solare che passa attraverso i primi due strati. Se il pannello ha un design vetro su vetro con un pannello posteriore trasparente, questo strato posteriore a film sottile aggiungerà una quantità significativa di elettricità a causa della luce solare riflessa da terra.
Costruendo un pannello da un sandwich di tre diversi strati fotovoltaici, un pannello solare eterogiunzione può raggiungere efficienze del 21% o superiori. Questo è paragonabile ai pannelli che utilizzano tecnologie diverse per ottenere prestazioni elevate.
Vantaggi dell'eterosgiunzione solare
I principali vantaggi delle celle solari eterogiunzionali rispetto alle celle di silicio cristallino convenzionali sono:
Maggiore efficienza
Costo potenzialmente inferiore rispetto ad altre tecnologie utilizzate per migliorare le prestazioni, come PERC
Coefficiente di temperatura inferiore (prestazioni migliorate alle alte temperature)
L'efficienza dei pannelli eterojunction attualmente sul mercato varia dal 19,9% al 21,7% con i più recenti pannelli HJT di REC Solar. Sebbene questa non sia la più alta sul mercato - l'attuale campione sono le celle Maxeon offerte da SunPower, che raggiungono un'efficienza del 22,7% - è un miglioramento significativo rispetto alle celle monocristalline convenzionali.
Inoltre, le altre tecnologie utilizzate dai produttori per raggiungere efficienze molto elevate possono essere più costose. Ad esempio, le celle Maxeon di SunPower utilizzano uno spesso blocco di rame sul retro di ciascuna cella. Mentre questo approccio aiuta le celle Maxeon ad essere le celle più efficienti attualmente sul mercato, l'utilizzo di molto rame non è economico.
In confronto, il silicio amorfo è una tecnologia relativamente economica. Sebbene questo tipo di solare a film sottile non sia altrettanto efficiente del silicio cristallino, beneficia di una produzione relativamente semplice. Richiedendo meno passaggi di produzione rispetto ad altre tecnologie, i pannelli eterojunction hanno il potenziale per essere economici rispetto ad altri tipi.
Infine, i pannelli HJT possono avere un vantaggio quando si tratta di prestazioni ad alta temperatura. I pannelli solari sono meno efficaci alle alte temperature. Questo è un fenomeno ben noto - infatti, le prestazioni di temperatura sono elencate sul foglio dati di qualsiasi pannello solare. Cerca i coefficienti di temperatura e le potenze nominali PTC, NOCT o CEC .
Tuttavia, un vantaggio del solare a film sottile è che ha un coefficiente di temperatura migliore rispetto al silicio cristallino. Ciò significa che le alte temperature hanno un impatto minore sul film sottile rispetto al silicio monocristallino o policristallino convenzionale.
Con due strati di silicio a film sottile, i pannelli di eterogiunzione ottengono un vantaggio rispetto ai pannelli solari convenzionali quando si tratta di mantenere prestazioni elevate all'aumentare della temperatura.
