Trzyletni test terenowy potwierdził niezawodność modułów słonecznych TOPCon i HJT w obszarach pustynnych

Naukowcy z katarskiego Uniwersytetu Hamad Bin Khalifa (HBKU) przeprowadzili kompleksowy trzyletni eksperyment terenowy, w którym porównali wydajność i niezawodność modułów słonecznych PERC, TOPCon i HJT w klimacie pustynnym. Panele oceniano zarówno w warunkach wewnętrznych, jak i zewnętrznych, aby ocenić degradację w czasie, współczynniki wydajności i specyficzną wydajność energetyczną w poszczególnych porach roku.

Podczas gdy PERC służy jako standard przemysłowy, technologie TOPCon i HJT, których wydajność i niezawodność w terenie nie zostały jeszcze wystarczająco zbadane, szybko zyskują na popularności. Klimat pustynny, charakteryzujący się wysokim nasłonecznieniem, wysokimi temperaturami, intensywnym promieniowaniem UV, silnym zanieczyszczeniem i wysoką wilgotnością, stanowi idealne środowisko do uzyskania ważnych informacji na temat rzeczywistej wydajności energetycznej, mechanizmów degradacji i niezawodności na poziomie materiałów.

Eksperyment obejmował osiem zestawów modułów: jeden panel monofacjalny HJT, jeden panel bifacjalny HJT, dwa panele bifacjalne TOPCon i cztery panele bifacjalne PERC od nieujawnionych producentów Tier 1. Moduły zostały zainstalowane w łańcuchach po 6 modułów, z których każdy był podłączony do falownika pracującego w trybie śledzenia maksymalnej mocy (MPPT).

Pole testowe znajdowało się w Doha, pod kątem nachylenia prawie 22 stopni, zorientowane na południe i na wysokości około 1,1 metra nad ziemią. Moduły były testowane w terenie, a po roku i trzech latach w laboratorium.

Pomimo wysokiej wydajności początkowej i korzystnych współczynników temperaturowych, moduły HJT wykazały w ciągu trzech lat degradację do 8,73%.

Według danych producenta liniowy maksymalny spadek wydajności wyniósł 0,25% rocznie, a gwarancja wydajności po 25 latach wynosiła 92%.

Ogólnie moduły HJT wykazały największy spadek wydajności, wynoszący 8,73%. Moduły wielokrystaliczne PERC i odlewane mono PERC wykazały większą degradację w pierwszym roku w porównaniu z modułami monokrystalicznymi PERC i TOPCon. Moduły TOPCon uległy degradacji o 0,14%, co stanowi najniższy poziom degradacji spośród wszystkich modułów.

Badanie wykazało znaczną zmienność niezawodności modułów TOPCon. Jeden model wykazał znaczną degradację, podczas gdy inny wykazał najniższą degradację spośród wszystkich testowanych modułów. Sugeruje to, że niezawodność modułów TOPCon w klimacie pustynnym może być w dużym stopniu uzależniona od konkretnych rozwiązań konstrukcyjnych, materiałów i procesów produkcyjnych.

Moduły dwustronne HJT i TOPCon wykazały doskonałą i stałą wydajność w porównaniu z modułami PERC pod względem pomiaru specyficznej wydajności energetycznej (SEY), szczególnie w miesiącach letnich. Jednak w zimie różnica w wydajności energetycznej między modułami PERC a bardziej zaawansowanymi technologiami zmniejszyła się.

Konkretny model PERC wykazywał podobną wydajność energetyczną i współczynniki wydajności jak moduły HJT i TOPCon we wszystkich porach roku. Sugeruje to, że przy odpowiednim projekcie i materiałach moduły PERC mogą osiągać konkurencyjną wydajność nawet w środowisku pustynnym.

Zespół porównał standardowy współczynnik wydajności (PR) z PR skorygowanym o temperaturę, aby przeanalizować straty mocy spowodowane ciepłem. Obliczenia wykazały, że najwyższa strata mocy związana z ciepłem wyniosła 9,89% w przypadku TOPCon, podczas gdy HJT miał najniższą stratę wynoszącą 5%.

Naukowcy planują zbadać również panele z technologią tylnego kontaktu, ponieważ przemysł przechodzi na tę technologię. Chcą również uzupełnić swoje odkrycia modelowaniem, aby lepiej zrozumieć mechanizmy degradacji i sposoby optymalizacji modułów fotowoltaicznych HJT i TOPCon pod kątem niezawodności i wydłużenia żywotności.