Tecnologia back contact: in che modo la tecnologia HPBC 2.0 di LONGi migliora le prestazioni in condizioni di ombra parziale

Chiunque abbia vissuto con l'energia solare conosce la frustrazione: una piccola macchia d'ombra da un albero o da un camino può causare un calo sproporzionato della produzione. I pannelli solari tradizionali sono molto sensibili all'ombra. Anche quando solo una piccola parte della superficie è ostruita, sono comuni perdite di produzione del 15-25%. Nei casi più gravi, studi e test sul campo hanno riportato perdite del 30-40% e, in scenari estremi, quando una singola cella di una stringa è ombreggiata, interi moduli possono perdere più della metà della loro potenza. Questa ampia gamma evidenzia perché l'ombreggiamento è considerato uno dei rischi prestazionali più critici nella progettazione solare convenzionale.

La tecnologia Hybrid Passivated Back Contact (HPBC) di LONGi rappresenta un significativo passo avanti nella progettazione di celle solari. Lanciato per la prima volta nel novembre 2022 con la serie Hi-MO 6 e migliorato nel 2024 con l'Hi-MO X10, l'HPBC sposta tutti i contatti elettrici sul retro della cella. Questa architettura massimizza l'assorbimento della luce sulla superficie anteriore e consente alla corrente di fluire attraverso più percorsi, riducendo la riduzione delle prestazioni in caso di ombra parziale. Con HPBC 2.0, LONGi è andata oltre introducendo un ottimizzatore di ombreggiatura integrato. Questa funzione reindirizza in modo intelligente la corrente intorno alle aree ombreggiate, ad esempio da una foglia o da un ramo, assicurando che il modulo mantenga una resa più elevata anche in condizioni non ideali.

Per i proprietari di abitazioni e le aziende, ciò significa rendimenti più elevati laddove l'ombreggiamento parziale è sempre stato un fattore limitante.

Cos'è la tecnologia HPBC 2.0?

HPBC è l'acronimo di Hybrid Passivated Back Contact, un'architettura di celle solari introdotta da LONGi. Il design combina tecniche di passivazione avanzate con un layout completamente a contatto posteriore, lasciando la superficie anteriore priva di linee metalliche. L'assenza di metallizzazione frontale migliora l'estetica, ma soprattutto consente alla cella di catturare più fotoni. Il risultato è una maggiore efficienza di conversione e un modo fondamentalmente diverso di gestire il flusso di corrente, che riduce la riduzione delle prestazioni in caso di ombra.

La tecnologia HPBC 2.0 di LONGi ha raggiunto un'efficienza del modulo record mondiale del 25,4%, certificata in modo indipendente da Fraunhofer ISE in condizioni di laboratorio. Questa cifra dimostra il massimo potenziale della tecnologia. La serie Hi-MO X10, costruita sulla stessa piattaforma HPBC 2.0, offre efficienze dei moduli commerciali fino al 24,8% e potenze in uscita fino a 670 W.

Grazie alla gestione ottimizzata della corrente e al controllo integrato dell'ombreggiamento, HPBC 2.0 può ridurre la perdita di potenza dovuta all'ombreggiamento parziale fino al 70% rispetto alle tecnologie dei moduli convenzionali, garantendo una generazione di energia stabile anche in ambienti complessi sui tetti.

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Perché i pannelli convenzionali hanno difficoltà all'ombra

I moduli PERC e TOPcon convenzionali collegano le celle in serie, proprio come una serie di luci. Quando una parte di una cella è ombreggiata, aumenta la resistenza dell'intera stringa, trascinando l'output verso il basso. Anche una leggera ombreggiatura del 5% della superficie di un modulo può causare una perdita di produzione del 15-25% o superiore.

Questa debolezza strutturale ha sempre limitato le prestazioni solari negli ambienti costruiti in cui camini, alberi o edifici vicini proiettano ombre intermittenti.

Design con contatto posteriore: in che modo HPBC 2.0 gestisce l'ombra in modo diverso

Nelle celle HPBC 2.0, i contatti positivi e negativi sono posizionati sul retro secondo uno schema interdigitato. Ciò libera l'intera parte anteriore dall'assorbimento della luce e riduce le ombreggiature ottiche.

Invece di forzare la corrente attraverso un unico percorso, il design posteriore dell'HPBC consente all'elettricità di bypassare le regioni ombreggiate scorrendo attraverso percorsi alternativi. Ciò è paragonabile al dirottamento del traffico su una strada bloccata.

Insieme, queste caratteristiche offrono una potenza in uscita più stabile. Secondo i test del National Photovoltaic Quality Inspection Center (CPVT) cinese, i moduli HPBC 2.0 di LONGi hanno mostrato guadagni giornalieri superiori al 10% rispetto ai moduli convenzionali in scenari di ombreggiatura dinamica.

Nei progetti reali, i clienti segnalano notevoli miglioramenti. Un'installazione esposta all'ombreggiamento degli alberi ha visto aumentare la produzione di quasi il 18% dopo il passaggio ai moduli HPBC, con il massimo beneficio nel tardo pomeriggio, quando le ombre causavano gravi perdite.

Confronto tra HPBC 2.0, TOPcon e PERC

Il mercato solare oggi offre essenzialmente tre tecnologie chiave. Ecco come si comporta l'HPBC 2.0 di LONGi rispetto alle due tecnologie convenzionali.

Caratteristiche tecnologiche spiegate

Tecnologia di contatto posteriore LONGi HPBC 2.0

HPBC 2.0 segna la prossima evoluzione della tecnologia back-contact di LONGi. Basato sull'Hi-MO 6 di prima generazione lanciato nel 2022, l'Hi-MO X10 introdotto nel 2024 combina un frontale pulito e privo di griglie con un layout integrato di ottimizzazione dell'ombreggiatura. Questa innovazione non solo aumenta l'efficienza fino a raggiungere livelli record del 26,6% a cella e del 24,8% a livello di modulo, ma garantisce anche prestazioni più stabili quando parti di un pannello sono ombreggiate. Grazie alla sua maggiore efficienza di base e alla maggiore resilienza nel mondo reale, HPBC 2.0 è particolarmente interessante per tetti, facciate, progetti commerciali e industriali (C&I), nonché per impianti su scala industriale in cui la densità e l'affidabilità dell'energia influiscono direttamente sui rendimenti del sistema.

Ecco un riepilogo delle sue caratteristiche principali:

Superficie frontale priva di ombre: Spostando entrambi i contatti elettrici sul retro della cella, la superficie anteriore è completamente priva di ostruzioni, permettendo alla luce solare massima di raggiungere lo strato che assorbe la luce.

Migliore assorbimento della luce: Una pellicola antiriflesso multistrato e una migliore uniformità della microtrama riducono il riflesso della luce a onde corte, catturando più luce solare e aumentando la corrente di cortocircuito.

Aumento della tensione a circuito aperto: L'uso della tecnologia di passivazione ibrida bipolare sviluppata autonomamente aumenta la tensione a circuito aperto, contribuendo a una maggiore efficienza complessiva delle celle.

Perdite di ombreggiatura e hotspot ridotti: I contatti di passivazione bipolari a bassa resistenza e la tecnologia di ottimizzazione dello shading riducono significativamente le perdite di potenza dovute all'ombreggiamento di oltre il 70% e riducono le temperature degli hotspot del 28%.

Maggiore affidabilità e longevità:

• La passivazione uniforme riduce al minimo la degradazione indotta dai raggi UV, migliorando l'efficienza e la resilienza a lungo termine.
• L'uso di wafer TAIray proprietari più spessi e robusti migliora la stabilità meccanica e riduce il rischio di microfessure, contribuendo a una maggiore affidabilità del modulo.
• La speciale struttura 0BB (Zero Busbar) aumenta ulteriormente la potenza e l'affidabilità del modulo.

Prestazioni termiche superiori: La tecnologia presenta un coefficiente di temperatura di potenza di -0,26% /°C, un miglioramento dello 0,03% /°C rispetto ai moduli TOPCon, garantendo prestazioni superiori nei climi caldi.

Resistenza migliorata: I moduli HPBC 2.0 dimostrano una resistenza superiore alla degradazione indotta dai raggi UV, al calore umido e ai cicli termici rispetto alle tecnologie precedenti.

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PERC (emettitore passivato e cella posteriore)

Questa tecnologia è stata a lungo il cavallo di battaglia dell'industria solare. Rispetto alle celle Al-BSF convenzionali, il PERC aggiunge uno strato di passivazione dielettrica e contatti posteriori aperti localmente, che riducono la ricombinazione e riflettono i fotoni inutilizzati nella cella. Questo miglioramento spesso porta a un aumento di efficienza fino a circa 1-2 punti percentuali in implementazioni pratiche di alta qualità. Oggi, i moduli PERC commerciali offrono in genere un'efficienza del 20-21,5% circa. Tuttavia, con l'avanzare del settore, molti ritengono che il limite di efficienza pratico del PERC si stia avvicinando e che l'architettura sia soggetta a vulnerabilità intrinseche come la degradazione indotta dalla luce o la degradazione LeTID, specialmente nelle formulazioni drogate con p-doping. Di conseguenza, molti produttori stanno passando ad alternative di tipo n e back-contact come le tecnologie TOPcon e Back Contact, che promettono un maggiore potenziale di efficienza e una maggiore resilienza alla degradazione.

TOPcon (contatto passivato con ossido di tunnel)

Si basa sul PERC aggiungendo un sottile strato di ossido di tunnel e una pellicola di polisilicio drogato sulla superficie posteriore. Questa configurazione riduce le perdite da ricombinazione e supporta una tensione a circuito aperto più elevata. Nei moduli commerciali, TOPcon raggiunge regolarmente un'efficienza del 22-23% e i design avanzati delle celle si stanno spingendo verso il 24-25%. Poiché le sue fasi di produzione sono ampiamente compatibili con le linee di produzione PERC, TOPcon è un interessante percorso di aggiornamento per gli stabilimenti esistenti.

Il futuro della tecnologia del contatto posteriore

Il futuro della tecnologia back-contact è ampiamente considerato come una delle direzioni più promettenti nel settore solare. Esperti come Radovan Kopecek dell'ISC Konstanz prevedono che la produzione di celle e moduli BC potrebbe aumentare fino a 1 TW di capacità globale entro il 2030, definendola «la fase finale dell'evoluzione del silicio cristallino». Secondo Kopecek, la scadenza dei principali brevetti BC intorno al 2028 accelererà l'adozione da parte del mercato, abbassando le barriere all'ingresso in campo di un maggior numero di produttori. TÜV Rheinland e altri istituti di certificazione hanno evidenziato i punti di forza architettonici di BC, ovvero una superficie frontale pulita e priva di ostacoli e un maggiore potenziale di conversione, spiegando perché è ben posizionata per diventare la prossima tecnologia fotovoltaica mainstream.

Le prospettive sono rafforzate dalle tabelle di marcia del settore: l'International Technology Roadmap for Photovoltaics (ITRPV) prevede che i progetti BC acquisiranno una quota in costante crescita di nuove installazioni fino alla fine del 2020, con prospettive particolarmente forti nei tetti, nelle facciate e nella generazione distribuita. Con vantaggi reali sotto ombra, miglioramenti dell'affidabilità a lungo termine e parametri di efficienza da record, BC è sempre più vista non come una tecnologia di nicchia ma come una pietra miliare che definirà la prossima fase della crescita solare.

La leadership di LONGi considera la tecnologia back-contact fondamentale per il futuro del settore. «Nei prossimi cinque-sei anni, le celle a contatto posteriore saranno la corrente principale del silicio cristallino», ha dichiarato il presidente di LONGi Zhong Baoshen nel 2023.

L'HPBC 2.0 di LONGi è la scelta giusta per te?

Nel decidere se l'HPBC 2.0 e la relativa serie Hi-MO X10 sono adatti al tuo progetto, considera questi fattori:

• Esposizione all'ombra: se il tuo sito presenta un'ombreggiatura parziale, HPBC 2.0 può aumentare significativamente la produzione nel mondo reale.
• Requisiti visivi: il frontale elegante e uniforme piace a proprietari di case e architetti.
• Limiti di spazio: laddove lo spazio sul tetto è limitato, può essere decisiva una maggiore efficienza per metro quadrato.
• Budget: HPBC 2.0 offre un rendimento energetico aggiuntivo che compensa i maggiori costi iniziali.
• Clima: il coefficiente di temperatura stabile dell'HPBC garantisce rese affidabili anche nelle regioni calde.
• Tetti a basso carico: LONGi ha anche introdotto un modulo di progettazione leggera con HPBC 2.0 che è il 30% più leggero dei tradizionali moduli a vetro singolo chiamato Hi-MO X10 Guardian Light Design
• Rendimento elevato, ROI rapido: per i progetti C&I, HPBC 2.0 offre un ROI più rapido e rendimenti più elevati nel ciclo di vita. La sua elevata efficienza e resilienza allo shading migliorano il flusso di cassa a breve termine massimizzando al contempo il valore a lungo termine.

HPBC 2.0 è un'opzione per condizioni difficili, nel segmento premium e non solo

Ripensando il modo in cui le celle raccolgono la luce e conducono l'elettricità, HPBC 2.0 affronta uno dei punti deboli più antichi del solare: la sensibilità all'ombra. Questa innovazione ha reso la tecnologia back-contact accessibile anche oltre i tetti premium, estendendone i vantaggi a una gamma più ampia di applicazioni. Grazie alla sua maggiore efficienza di conversione, alla maggiore tolleranza all'ombreggiamento, alla comprovata resistenza a neve, grandine e vento forte e alla resa stabile a lungo termine, HPBC 2.0 è una scelta interessante per tutti: progetti residenziali, commerciali, industriali e su larga scala.

Per i clienti C&I, BC offre un ROI più rapido grazie a rendimenti più elevati per metro quadrato, mentre negli impianti su scala industriale, migliora l'efficienza dell'uso del suolo, riduce i costi BOS e massimizza la generazione di energia per tutta la durata del progetto. Con l'espansione della produzione e il calo dei costi, BC è posizionata per diventare una tecnologia leader in tutti i principali segmenti di mercato.

Per i proprietari di abitazioni e le aziende con problemi di ombreggiamento, prestazioni o priorità di progettazione, HPBC 2.0 offre un modo per garantire rendimenti più elevati, maggiore affidabilità e un'estetica elegante, rendendola una delle tecnologie solari più pronte per il futuro disponibili oggi.

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