Učinkovitost solarnog panela

Učinkovitost solarnog panela mjera je količine sunčeve svjetlosti (zračenja) koja pada na površinu solarne ploče i pretvara se u električnu energiju. Zbog velikog napretka u fotonaponskoj tehnologiji posljednjih godina, prosječna učinkovitost pretvorbe panela porasla je s 15% na više od 22%. Ovaj veliki skok u učinkovitosti rezultirao je povećanjem snage ploče standardne veličine s 250 W na preko 435 W.

Kao što je objašnjeno u nastavku, učinkovitost solarnih panela određuju dva glavna čimbenika; učinkovitost fotonaponske (PV) ćelije, na temelju dizajna ćelije i vrste silicija, i ukupne učinkovitosti ploče, na temelju rasporeda ćelije, konfiguracije i veličine ploče. Povećanje veličine panela također može povećati učinkovitost zbog stvaranja veće površine za hvatanje sunčeve svjetlosti, pri čemu najjači solarni paneli sada postižu snagu do 700 W.

‍

Učinkovitost ćelije određena je strukturom ćelije i vrstom korištenog supstrata, koji je općenito silicij P-tipa ili N-tipa. Učinkovitost ćelije izračunava se pomoću onoga što je poznato kao faktor punjenja (FF), što je maksimalna učinkovitost pretvorbe fotonaponske ćelije pri optimalnom radnom naponu i struji. Imajte na umu da se učinkovitost ćelije ne smije brkati s učinkovitošću panela. Učinkovitost ploče uvijek je niža zbog unutarnjih razmaka ćelija i strukture okvira uključene u područje ploče.

Dizajn ćelije igra značajnu ulogu u učinkovitosti ploče. Ključne značajke uključuju tip silicija, konfiguraciju sabirnice, spoj i vrstu pasivizacije (PERC). Paneli izgrađeni korištenjem skupih IBC ćelija trenutno su najučinkovitiji (21-23%) zbog silicijskog supstrata N-tipa visoke čistoće i bez gubitaka od zasjenjenja sabirnica. Međutim, ploče razvijene pomoću najnovijeg N-Type TOPcona i naprednih heterospojnih (HJT) ćelija postigle su razine učinkovitosti znatno iznad 22%. Tandem perovskite ćelije ultra visoke učinkovitosti još su u razvoju, ali se očekuje da će postati komercijalno održive unutar sljedeće dvije godine.

‍

Učinkovitost solarnog panela mjeri se pod standardnim ispitnim uvjetima (STC) na temelju temperature ćelije od 25°C, sunčevog zračenja od 1000 W/m2 i zračne mase od 1,5. Učinkovitost (%) panela se efektivno izračunava dijeljenjem maksimalne nazivne snage, ili Pmax (W) pri STC, ukupnom površinom ploče izmjerenom u kvadratnim metrima.

Na ukupnu učinkovitost panela mogu utjecati mnogi čimbenici, uključujući; temperatura, razinazračenja, vrsta ćelija i međusobna povezanost ćelija. Iznenađujuće, čak i boja zaštitne pozadine može utjecati na učinkovitost. Crni stražnji list mogao bi izgledati estetski ugodnije, ali apsorbira više topline što rezultira višom temperaturom ćelije, što povećava otpor, a to malo smanjuje ukupnu učinkovitost pretvorbe.

U ekološkom smislu, povećana učinkovitost općenito znači da će solarni panel vratiti utjelovljenuenergiju (energija korištena za vađenje sirovina i proizvodnju solarnog panela) u kraćem vremenu. Na temelju detaljne analize životnog ciklusa, većina solarnih panela na bazi silicija već otplaćuje utjelovljenu energiju unutar dvije godine, ovisno o lokaciji. Međutim, kako se učinkovitost panela povećala preko 20%, vrijeme povrata investicije smanjeno je na manje od 1,5 godine na mnogim lokacijama. Povećana učinkovitost također znači da će solarni sustav generirati više električne energije tijekom prosječnog životnog vijeka solarnog panela od 20+ godina i da će prije otplaćivati početne troškove, što znači da će se povrat ulaganja (ROI) dodatno poboljšati.

Učinkovitost solarnih panela općenito ukazuje na izvedbu, posebno jer većina visokoučinkovitih panela koristi silicijske ćelije N-tipa višeg stupnja s poboljšanim temperaturnim koeficijentom i manjom degradacijom snage tijekom vremena. Učinkovitije ploče koje koriste N-tip ćelija imaju koristi od niže stope svjetlosno inducirane degradacije ili LID-a, koja iznosi samo 0,25% gubitka energije godišnje. Kada se izračuna na životni vijek ploče od 25 do 30 godina, za mnoge od ovih visokoučinkovitih ploča zajamčeno je da će i dalje generirati 90% ili više izvornog nazivnog kapaciteta, ovisno o detaljima jamstva proizvođača. Zbog sastava veće čistoće, ćelije N-tipa nude veće performanse jer imaju veću toleranciju na nečistoće i manje nedostataka, povećavajući ukupnu učinkovitost.

Učinkovitost čini veliku razliku u količini potrebne krovne površine. Paneli veće učinkovitosti proizvode više energije po kvadratnom metru i stoga zahtijevaju manje ukupne površine. Ovo je savršeno za krovove s ograničenim prostorom i također može omogućiti postavljanje sustava većeg kapaciteta na bilo koji krov. Na primjer, 12 x veće učinkovitosti solarnih panela od 400 W, s učinkovitošću pretvorbe od 21,8%, osigurat će oko 1200 W (1,2 kW) više ukupnog solarnog kapaciteta od istog broja panela slične veličine od 300 W s nižom učinkovitošću od 17,5%.

12 x 300W panela pri 17,5% učinkovitosti = 3600 W

12 x 400 W panela pri 21,8% učinkovitosti = 4800 W

‍

‍

‍

‍