Пробијање кроз УВ рањивост: следеће-Технологије за снижавање и блокирање генерације продужавају животни век соларних модула са хетеројункцијом

Како се соларна индустрија убрзава ка већој ефикасности и дужем радном веку, соларна технологија хетеројунцтион (ХЈТ) се појавила као водећи кандидат за фотонапонске системе следеће{0}}генерације. Међутим, упорна техничка препрека-ултраљубичастим (УВ)-индукованим деградацијом-ограничила је стварну-светску издржљивост ХЈТ модула. Сада, нови талас иновација усредсређен наУВ мењање нижеиУВ блокирањеје спреман да превазиђе ово уско грло, откључавајући пуни потенцијал ХЈТ ћелија за масовну примену.

Хетеројукциони соларни панели се састоје од кристалног силицијума упарен са танким слојевима аморфног (не-кристалног) силицијума. Као резултат, ови панели имају висок добитак/губитак ефикасности и побољшане температурне карактеристике више од традиционалних ПЕРЦ панела (пасивирани емитер, задња ћелија) соларних панела. Ипак, УВ осетљивост ХЈТ (хетероспојнице) је и даље проблем ХЈТ ћелије и њихови осетљиви слојеви интерфејса (нпр. ТЦО - провидни проводни оксид) су под утицајем убрзаног старења када су изложени високо{6}}енергетским УВ фотонима. Поред тога, носиоци набоја ХЈТ ћелије могу имати мање наелектрисања које прикупљају ХЈТ ћелије са повећаним губитком носилаца наелектрисања и/или повећањем стопе рекомбинације носиоца набоја ће изазвати смањење излазне снаге тих ХЈТ ћелија.

Успостављајући решења за ублажавање оштећења од УВ зрачења на структури ХЈТ панела, истраживачи и произвођачи су радили заједно на две одвојене стратегије за побољшање оптичких перформанси ХЈТ панела, које ће помоћи да се ублажи УВ оштећење структуре ХЈТ панела. Стратегије су комплементарне са другом, у смислу како свака од њих спречава да ултраљубичасто светло узрокује оштећење структуре ХЈТ панела.

УВ померање наниже укључује интеграцију специјализованих луминисцентних материјала-често ретких-фосфора-базираних на земљи или напредних квантних тачака-у инкапсулирајући или предњи слој за капсулирање модула. Ови материјали апсорбују УВ фотоне високе{5}}енергије (обично 280–400 нм) и поново их -емитују у виду видљиве светлости ниже енергије{{9} (обично зелене, жуте или црвене), коју ХЈТ ћелије могу ефикасно да конвертују у електричну енергију.

Према др Елени Марчети, старијем истраживачу фотонапонске технике у Европском центру за соларне иновације, „Пребацивање на нижи степен ефективно претвара пут паразитске деградације у предност перформанси. Уместо да дозволимо УВ фотонима да оштете ТЦО или слојеве -Си:Х, ми их претварамо у корисне фотоне који доприносе тренутној генерацији.“ Рани теренски тестови су показали да модули са оптимизованим инкапсулантима за нижи степен преноса могу да смање деградацију изазвану УВ-и до 65% док добијају 1,5–2,8% струје кратког-споја због додатне конвертоване видљиве светлости.

Недавна открића укључују употребу органометалних оквира допираних европијумом-и квантних тачака без олова-перовскита које нуде високе квантне приносе фотолуминисценције и одличну дугорочну-стабилност. Ови слојеви који се померају наниже се интегришу у енкапсуланте етилен-винил ацетата (ЕВА) и полиолефин еластомера (ПОЕ), без угрожавања оптичке јасноће или адхезије.

УВ блокирање се врши тако што УВ фотони никада не стигну до осетљивих слојева ћелија модула, што га чини директнијим начином за постизање овог циља, али једноставно коришћење стандардног УВ апсорбера није адекватно. Конвенционални блокатори обично смањују соларне ресурсе за производњу енергије тако што исецају део плаво-љубичасте области спектра (мање од 450 нм).

Next-generation UV-blocking films use multilayer interference coatings or hybrid organic-inorganic barriers that selectively reflect or absorb UV light (280 nm to 380 nm), while allowing >95% видљиве и блиске инфрацрвене светлости (400 нм до 1200 нм) да прође. Ове фолије се могу додати на предње стакло соларног модула или као независни међуслој.

Пример ове технологије је предње стакло са премазом са УВ-блокирањем које су заједнички развили Фраунхофер институт за соларне енергетске системе и велики произвођач стакла. Ово предње стакло обложено УВ блокирањем смањује УВ пренос на<3% of the total incident light while maintaining 96% of the visible light transmission. Accelerated aging tests (IEC 61215) using HJT modules with UV-blocking front glass show that the retained power after 2,000 hours of UV exposure is 94% as compared with only 79% for control modules with standard glass.

Најновија достигнућа у технологији заштите од УВ зрачења указују на то да комбиновани приступ који укључује и УВ блокирајуће филмове и капсуле за снижавање брзине нуди најбоље решење за максимизирање корисног века трајања и укупног приноса енергије соларних фотонапонских (ПВ) модула. Први ниво заштите постиже се постављањем УВ-филма за блокирање на површину ПВ модула, који ће елиминисати већину УВ фотона да уђу кроз овај слој. Било која УВ светлост која продре кроз ову баријеру биће ухваћена и претворена у безопасну видљиву светлост коришћењем инкапсуланта са померањем на ниже. Овај двослојни дизајн пружа максималну заштиту фотонапонском модулу, што резултира дужим животним веком модула и повећаним укупним приносом енергије.

Следећи велики произвођачи фотонапонске опреме започели су пилот производњу ХЈТ модула са техникама заштите од УВ зрачења: Разни произвођачи у Европи и различити произвођачи у Кини. Према раним пројекцијама, додатни трошак материјала за ове две технике УВ заштите биће око 1,20 до 1,80 долара по ХЈТ модулу; Очекује се да ће овај додатни материјални трошак бити надокнађен повећањем ефикасности за 0,8% до 1,5% и продужењем корисног века трајања модула са 25 година на 30 година или више. Дакле, употреба ХЈТ модула ће смањити нивелисани трошак електричне енергије (ЛЦОЕ) и обезбедити већи повраћај улагања за комуналне-пројекте.

„УВ мењање и блокирање више нису само академске вежбе“, каже Марк Чен, директор производа у водећем кинеском произвођачу ХЈТ модула. „Они су довољно зрели за комерцијализацију. Очекујемо да ће до 2028. више од половине свих врхунских ХЈТ модула бити испоручено са неким обликом УВ технологије управљања.“

Пошто сектор соларне енергије настоји да постигне ефикасност од 30% и век трајања модула од 40- година, проналажење решења за хетероспојне модуле који пропадају због изложености УВ зрачењу је императив. Двоструке прогресије у луминисцентним материјалима који се спуштају на ниже, заједно са прецизнијим УВ-блокирајућим премазима, стварају веома јасан и функционалан пут да се ово постигне. Заштитом осетљивих интерфејса ХЈТ модула, ове технологије омогућавају следећу генерацију соларних фарми, како у погледу дуговечности и производње енергије, тако и у погледу обезбеђивања чистије електричне енергије по нижим трошковима. Дошло је време за праве издржљиве фотонапонске спојнице!