Firma Risen Energy opublikowała niedawno białą księgę na temat ultra cienkich wafli krzemowych.
Powszechnie wiadomo, iż kluczem do komercjalizacji najbardziej zaawansowanych technologii PV, jaką jest Heterozłącze (HJT) N-type, jest skuteczna redukcja kosztów. Jeśli przyjrzeć się samym ogniwom HJT, dwa najbardziej cenotwórcze komponenty to obecnie krzem oraz srebro. Koszty krzemu (w waflach używanych do produkcji ogniw) stanowią około 55% kosztu ogniwa. Redukując grubość wykorzystywanych płytek krzemowych obniżamy w znaczącym stopniu koszt produkcji ogniw co wpływa z kolei na cenę detaliczną modułu PV.
Zmiana grubości niesie ze sobą jednak konsekwencje. Wypływa ona na wydajność ogniwa w zakresie absorpcji światła. Im cieńsza płytka, tym mniej światła ulega absorpcji w zjawisku fotowoltaicznym, generując energię elektryczną. Pochłonięcie całego światła padającego na powierzchnię płytki wymagałoby przykładowo grubości 280µm wafla. A więc istnieje zależność pomiędzy grubością płytki krzemowej a absorpcja światła. Skutkiem tego jest niekorzystna dla nas zależność prądu zwarciowego ogniwa PV od grubości użytego wafla. Im cieńszy wafel krzemowy tym mniejszy prąd zwarciowy ogniwa. Na szczęści istnieje jeszcze druga zależność dotycząca napięcia ogniwa. Im cieńszy użyty wafel krzemowy tym większe napięcie w obwodzie otwartym takiego ogniwa.
Tak więc wraz ze zmianą grubości wafla, prąd i napięcie zmieniają się w odwrotnych proporcjach. W rezultacie w ramach możliwych do zastosowania grubości płytek, tzw. współczynnik wypełnienia FF% (a co za tym idzie sprawność ogniwa) zmienia się w niewielkim stopniu.
Zmniejszanie grubości ma oczywiście swoje granice, po przekroczeniu których negatywne skutki z innych etapów procesu produkcyjnego nabierają decydującego znaczenia (choć wdrażane są tu już kroki optymalizacyjne)
Z testów wynika, iż największy współczynnik wypełnienia osiągają ogniwa na bazie płytek o grubości pomiędzy 80 a 110µm. Ogniwa oparte na waflach 110µm osiągnęły przeciętnie sprawność 25.8% przy wartościach szczytowych 26.1%.
Wprowadzane udoskonalenia technologii produkcji zwiększyły stabilność uzyskiwanych sprawności do 99% oraz odsetek wadliwych celek do poziomu 0.5%
Odchudzanie płytek krzemowych nie tylko obniża koszty, ale także zwiększa ich elastyczność, daje to nowe możliwości zastosowania jak również zwiększa odporność na mikropęknięcia w gotowym produkcie, co przekłada się na większą niezawodność i produktu. Potwierdziły to testy odkształceń granicznych dla samych ogniw jak również i testy obciążenia gotowych modułów PV, weryfikowane następnie testami luminescencyjnymi.
Testy wytrzymałościowe zarówno statyczne jak i dynamiczne (powtarzane nawet tysiąc razy) potwierdziły utratę mocy mniejszą niż 1%, co spełnia wymagania normy IEC 61215. Również i inne testy (jak: TC, DH, PID, HF, LeTID, UV, HS) potwierdzają zgodność z wymaganymi normami. Tak więc, odchudzanie ogniw słonecznych HJT jest rozsądną, wykonalną i niezbędną ścieżką redukcji kosztów.
Wdrażanie nowoczesnych technologii niesie ze sobą duży potencjał, ale nie jest też i łatwym procesem. Podczas opracowywania ogniw w technologii HJT, napotkaliśmy liczne wyzwania związane z masowym wdrożeniem produktu – mówi Jerzy Rudnicki, Senior Product Manager firmy Risen Energy. Dostrzegliśmy wtedy kluczową potrzebę integracji pionowej, obejmującej wafle krzemowe, ogniwa i technologie zgrzewania modułów. Innowacje techniczne wprowadzane w izolacji mogą bowiem nie przełożyć się na sukces produkcji masowej bez skutecznej współpracy. Byłaby to z pewnością stracona szansa na szybszy rozwój technologii HJT. Z tego powodu zdecydowaliśmy się zintegrować cały łańcuch wartości, od wafli, przez ogniwa HJT, po produkcję modułów pod własną marką.
Jerzy Rudnicki, Risen
