Technologia kontaktów z tyłu: HPBC 2.0 LONGi a wydajność w zacienieniu

Każdy, kto mieszkał z energią słoneczną, zna frustrację: mały kawałek cienia z drzewa lub komina może spowodować nieproporcjonalny spadek wydajności. Tradycyjne panele słoneczne są bardzo wrażliwe na cień. Nawet gdy tylko niewielka część powierzchni jest zablokowana, straty wyjściowe w wysokości 15— 25% są powszechne. W cięższych przypadkach badania i testy terenowe odnotowały straty na poziomie 30— 40%, aw ekstremalnych scenariuszach - gdy pojedyncza komórka w ciągu jest zacieniona - całe moduły mogą stracić ponad połowę swojej mocy. Ten szeroki zakres podkreśla, dlaczego cieniowanie jest uważane za jedno z najważniejszych zagrożeń wydajności w konwencjonalnych konstrukcjach słonecznych.

Technologia Hybrid Pasywated Back Contact (HPBC) firmy LonGi stanowi znaczący krok naprzód w projektowaniu ogniw słonecznych. Po raz pierwszy wprowadzony na rynek w listopadzie 2022 roku z serią Hi-mo 6 i ulepszony w 2024 roku o Hi-mo X10, HPBC przenosi wszystkie styki elektryczne do tyłu ogniwa. Ta architektura maksymalizuje pochłanianie światła na przedniej powierzchni i umożliwia przepływ prądu przez wiele ścieżek, zmniejszając karę wydajności w półcieniu. Dzięki HPBC 2.0 LONGi posunął się dalej, wprowadzając wbudowany optymalizator cieniowania. Funkcja ta inteligentnie przekierowuje prąd wokół zacienionych obszarów, na przykład z liścia lub gałęzi, zapewniając, że moduł utrzymuje wyższą wydajność nawet w nieidealnych warunkach.

Dla właścicieli domów i firm oznacza to wyższe plony, gdzie częściowe cieniowanie zawsze było czynnikiem ograniczającym.

Czym jest technologia HPBC 2.0?

HPBC oznacza Hybrid Passivated Back Contact, architekturę ogniw słonecznych pionierską przez LonGi. Konstrukcja łączy zaawansowane techniki pasywacji z pełnym układem styku wstecznego, pozostawiając przednią powierzchnię wolną od metalowych linii siatki. Brak metalizacji z przodu poprawia estetykę, ale co ważniejsze, umożliwia komórce wychwytywanie większej liczby fotonów. Rezultatem jest wyższa wydajność konwersji i zasadniczo inny sposób zarządzania przepływem prądu, który zmniejsza karę wydajności w cieniu.

Technologia HPBC 2.0 firmy LonGi osiągnęła rekordową wydajność modułu wynoszącą 25,4%, niezależnie certyfikowaną przez Fraunhofer ISE w warunkach laboratoryjnych. Ta liczba pokazuje ostateczny potencjał technologii. Seria Hi-MO X10, zbudowana na tej samej platformie HPBC 2.0, zapewnia wydajność modułów komercyjnych do 24,8% i moc wyjściową do 670 W.

Dzięki zoptymalizowanemu zarządzaniu prądem i wbudowanej kontroli cieniowania HPBC 2.0 może zmniejszyć straty mocy spowodowane częściowym zacienieniem nawet o 70% w porównaniu z konwencjonalnymi technologiami modułów, zapewniając stabilne wytwarzanie energii nawet w złożonych środowiskach dachowych.

‍

Dlaczego konwencjonalne panele walczą w cieniu

Konwencjonalne moduły PERC i TopCon łączą komórki szeregowo, podobnie jak ciąg świateł. Gdy część jednej komórki jest zacieniona, zwiększa opór dla całego ciągu, przeciągając wyjście w dół. Nawet lekkie cieniowanie 5% powierzchni modułu może spowodować 15-25% lub więcej strat w produkcji.

Ta słabość strukturalna zawsze ograniczała wydajność słoneczną w środowiskach zabudowanych, w których kominy, drzewa lub pobliskie budynki rzucają przerywane cienie.

Konstrukcja tylnego styku: jak HPBC 2.0 inaczej radzi sobie z cieniem

W komórkach HPBC 2.0 zarówno styki dodatnie, jak i ujemne są umieszczone z tyłu w formie interdigitowanej. Uwalnia to cały przód do pochłaniania światła i zmniejsza zacienienie optyczne.

Zamiast wymuszać prąd przez jedną trasę, tylna konstrukcja HPBC pozwala elektryczności omijać zacienione obszary poprzez przepływ alternatywnych ścieżek. Jest to porównywalne z zmianą trasy ruchu wokół zablokowanej drogi.

Łącznie te funkcje zapewniają bardziej stabilną moc wyjściową. Według badań przeprowadzonych przez chińskie Narodowe Centrum Kontroli Jakości Fotowoltaicznej (CPVT), moduły HPBC 2.0 firmy LonGi wykazały dzienne zyski przekraczające 10% w porównaniu z konwencjonalnymi modułami w scenariuszach dynamicznego cieniowania.

W rzeczywistych projektach klienci zgłaszają znaczące ulepszenia. Jedna instalacja narażona na cieniowanie drzew spowodowała wzrost produkcji o prawie 18% po przejściu na moduły HPBC, z największą korzyścią późnym popołudniem, kiedy cienie powodowały poważne straty.

Porównywanie HPBC 2.0, TopCon i PERC

Dzisiejszy rynek energii słonecznej oferuje zasadniczo trzy kluczowe technologie. Tak działa HPBC 2.0 firmy LonGI w porównaniu z dwiema konwencjonalnymi technologiami.

Wyjaśnienie cech technologicznych

Technologia styków tylnych LongI HPBC 2.0

HPBC 2.0 to kolejna ewolucja technologii styku wstecznego LonGi. Opierając się na pierwszej generacji Hi-mo 6 wprowadzonym na rynek w 2022 roku, Hi-mo X10 wprowadzony w 2024 roku łączy czysty, pozbawiony siatki przód ze zintegrowanym układem optymalizacji cieniowania. Ta innowacja nie tylko zwiększa wydajność do rekordowego poziomu 26,6% w ogniwie i 24,8% w module, ale także zapewnia bardziej stabilną wydajność, gdy części panelu są zacienione. Dzięki wyższej wydajności bazowej i zwiększonej odporności w świecie rzeczywistym, HPBC 2.0 jest szczególnie atrakcyjny dla dachów, fasad, projektów komercyjnych i przemysłowych (C&I), a także zakładów na skalę użyteczności publicznej, w których gęstość energii i niezawodność bezpośrednio wpływają na powrót systemu.

Oto podsumowanie jego kluczowych cech:

Bezcieniowa powierzchnia przednia: Przesuwając oba styki elektryczne do tyłu komórki, przednia powierzchnia jest całkowicie wolna od przeszkód, umożliwiając maksymalne światło słoneczne dotarcie do warstwy pochłaniającej światło.

Zwiększona absorpcja światła: Wielowarstwowa folia antyrefleksyjna i ulepszona jednorodność mikrotekstury zmniejszają odbicie światła krótkofalowego, przechwytując więcej światła słonecznego i zwiększając prąd zwarciowy.

Zwiększone napięcie w obwodzie otwartym: Zastosowanie samodzielnie opracowanej technologii bipolarnej hybrydowej pasywacji zwiększa napięcie w obwodzie otwartym, przyczyniając się do wyższej ogólnej wydajności ogniwa.

Zmniejszone straty cieniowania i hotspoty: Bipolarne styki pasywacyjne o niskiej rezystancji i technologia optymalizacji cieniowania znacznie zmniejszają straty mocy spowodowane cieniowaniem o ponad 70% i obniżają temperaturę hotspotów o 28%.

Poprawiona niezawodność i długowieczność:

• Jednolita pasywacja minimalizuje degradację wywołaną promieniowaniem UV, zwiększając długoterminową wydajność i odporność.
• Zastosowanie grubszych, bardziej wytrzymałych, zastrzeżonych płytek TaiRay poprawia stabilność mechaniczną i zmniejsza ryzyko mikropęknięć, przyczyniając się do większej niezawodności modułu.
• Specjalna struktura 0BB (Zero Busbar) dodatkowo zwiększa moc wyjściową modułu i niezawodność.

Doskonała wydajność temperaturowa: Technologia charakteryzuje się współczynnikiem temperatury mocy wynoszącym -0,26% /°C, poprawą o 0,03% /°C w porównaniu z modułami TopCon, zapewniając doskonałą wydajność w gorącym klimacie.

Zwiększona odporność: Moduły HPBC 2.0 wykazują doskonałą odporność na degradację wywołaną promieniowaniem UV, wilgotne ciepło i cykl termiczny w porównaniu z poprzednimi technologiami.

‍

PERC (pasywowany emiter i tylna komórka)

Ta technologia od dawna jest koniem roboczym przemysłu słonecznego. W porównaniu z konwencjonalnymi komórkami Al-BSF, PERC dodaje warstwę pasywacji dielektrycznej i lokalnie otwierane tylne styki, które zmniejszają rekombinację i odbijają nieużywane fotony z powrotem do komórki. Ta poprawa często daje wzrost do ~1—2 punktów procentowych wydajności w praktycznych wdrożeniach wysokiej jakości. Obecnie komercyjne moduły PERC zazwyczaj zapewniają wydajność ~20—21,5%. Jednak w miarę postępu branży wielu uważa, że praktyczny pułap wydajności PERC zbliża się, a architektura boryka się z nieodłącznymi podatnościami, takimi jak degradacja wywołana światłem lub LetiD - szczególnie w preparatach z domieszką p. W rezultacie wielu producentów przechodzi na alternatywy typu n i back-contact, takie jak technologia TopCon i Back Contact, które obiecują wyższy potencjał wydajności i większą odporność na degradację.

TopCon (kontakt pasywowany tlenkiem tunelu)

Opiera się na PERC poprzez dodanie cienkiej warstwy tlenku tunelu i domieszkowanej folii polikrzemowej na tylnej powierzchni. Ta konfiguracja zmniejsza straty rekombinacji i obsługuje wyższe napięcie w obwodzie otwartym. W modułach komercyjnych TopCon rutynowo osiąga wydajność ~22— 23%, a zaawansowane konstrukcje komórek dążą do 24— 25%. Ponieważ etapy produkcji są w dużej mierze kompatybilne z liniami produkcyjnymi PERC, TopCon jest atrakcyjną ścieżką modernizacji dla istniejących fabryk.

Przyszłość technologii kontaktu zwrotnego

Przyszłość technologii sprzężenia zwrotnego jest powszechnie uważana za jeden z najbardziej obiecujących kierunków w dziedzinie energii słonecznej. Eksperci tacy jak Radovan Kopecek z ISC Konstanz przewidują, że produkcja ogniw i modułów BC może wzrosnąć do 1 TW globalnej mocy do 2030 roku, nazywając to „ostatnim etapem ewolucji krzemu krystalicznego”. Według Kopecka wygaśnięcie kluczowych patentów BC około 2028 roku przyspieszy przyjęcie na rynek, zmniejszając bariery dla większej liczby producentów wejścia na rynek. TÜV Rheinland i inne instytucje certyfikujące podkreśliły atuty architektoniczne BC - czystą, niezakłóconą powierzchnię frontową i większy potencjał konwersji - jako powody, dla których jest dobrze przygotowany, aby stać się kolejną głównym nurtem technologii fotowoltaicznej.

Perspektywy są wzmocnione przez branżowe mapy drogowe: Międzynarodowy plan technologiczny dla fotowoltaiki (ITRPV) przewiduje, że projekty BC rejestrują stale rosnący udział nowych instalacji pod koniec lat dwudziestych XX wieku, ze szczególnie dużymi perspektywami w przypadku dachów, elewacji i produkcji rozproszonej. Z rzeczywistymi zaletami w cieniu, długoterminowymi ulepszeniami niezawodności i rekordowymi wskaźnikami wydajności, BC jest coraz częściej postrzegana nie jako nisza, ale jako technologia węgielna, która zdefiniuje następną fazę wzrostu energii słonecznej.

Kierownictwo LonGi postrzega technologię back-contact jako kluczową rolę w przyszłości branży. „W ciągu najbliższych pięciu do sześciu lat komórki kontaktowe staną się głównym nurtem krzemu krystalicznego” — powiedział w 2023 roku, prezes LonGi, Zhong Baoshen.

Czy HPBC 2.0 firmy LonGi jest właściwym wyborem dla Ciebie?

Decydując, czy HPBC 2.0 i powiązana z nim seria Hi-mo X10 pasują do Twojego projektu, weź pod uwagę następujące czynniki:

• Ekspozycja na cień: Jeśli Twoja witryna doświadcza częściowego cieniowania, HPBC 2.0 może znacznie zwiększyć wydajność w świecie rzeczywistym.
• Wymagania wizualne: Elegancka, jednolita przednia twarz przemawia do właścicieli domów i architektów.
• Ograniczenia przestrzeni: Tam, gdzie przestrzeń dachu jest ograniczona, decydująca może być wyższa wydajność na metr kwadratowy.
• Budżet: HPBC 2.0 zapewnia dodatkową wydajność energii, która rekompensuje wyższe koszty początkowe.
• Klimat: Stabilny współczynnik temperatury HPBC zapewnia niezawodne plony nawet w gorących regionach.
• Dachy łożyskowe o niskim obciążeniu: LONGi wprowadził również lekki moduł projektowy z HPBC 2.0, który jest o 30% lżejszy niż konwencjonalne moduły jednoszklane o nazwie Hi-MO X10 Guardian Light Design
• Wysoka wydajność, szybki zwrot z inwestycji: W przypadku projektów C&I, HPBC 2.0 zapewnia szybszy zwrot z inwestycji i wyższe rentowności. Jego doskonała wydajność i odporność na cieniowanie poprawiają krótkoterminowe przepływy pieniężne, jednocześnie maksymalizując długoterminową wartość.

HPBC 2.0 to opcja dla trudnych warunków — w segmencie premium i poza nim

Zastanawiając się nad sposobem, w jaki ogniwa zbierają światło i przewodzą energię elektryczną, HPBC 2.0 rozwiązuje jedną z najdłużej istniejących słabości energii słonecznej: wrażliwość na cień. Ta innowacja sprawiła również, że technologia styku tylnego jest dostępna poza dachami premium, rozszerzając jej zalety na szerszy zakres zastosowań. Dzięki wyższej wydajności konwersji, doskonałej tolerancji cieniowania, udowodnionej odporności na śnieg, grad i silny wiatr oraz stabilnej długoterminowej wydajności, HPBC 2.0 jest atrakcyjnym wyborem dla wszystkich - projektów mieszkaniowych, komercyjnych, przemysłowych i użyteczności publicznej.

Dla klientów C&I BC zapewnia szybszy zwrot z inwestycji dzięki wyższym plonom na metr kwadratowy, podczas gdy w zakładach na skalę użyteczności publicznej zwiększa wydajność użytkowania gruntów, zmniejsza koszty BOS i maksymalizuje wytwarzanie energii przez cały okres trwania projektu. Wraz z rozwojem produkcji i spadkiem kosztów BC jest w stanie stać się wiodącą technologią we wszystkich głównych segmentach rynku.

Dla właścicieli domów i firm, które mają wyzwania związane z cieniowaniem, wydajność lub priorytety projektowe, HPBC 2.0 oferuje sposób na zapewnienie wyższych plonów, większej niezawodności i eleganckiej estetyki - co czyni go jedną z najbardziej gotowych do przyszłości technologii słonecznych dostępnych obecnie.

Dowiedz się więcej o naszym Seria Hi-MO X10 jako część Seria EcoLife tutaj.