A Trina Solar kínai vállalat olyan napelemeket tesztelt, amelyek rekordhatékonysággal képesek villamos energiává alakítani az általuk begyűjtött napfényt. A cég laboratóriumában nagy, n típusú, teljesen passzivált felületű, hetero átmenetű modulokat (heterojunction technology, HJT – a kifejezésekről lásd lentebb a keretes részt) helyeztek üzembe, amelyek – a közzétett eredmények szerint –  

25,44 százalékos konverziós hatékonyságot produkáltak. 

A passziválási technológia előnye, hogy elfedi a napelemek felületi hibáit, a sejthatékonyság pedig azt mutatja meg, hogy a panelt érő napenergia hány százaléka alakul át felhasználható villamos energiává. A sejthatékonyság növelése segíthet csökkenteni a napelemek méretét és a különböző költségeket. 

Ma a lakossági felhasználású napelemek hatékonysága átlagosan 13 és 22,8 százalék között van.  

Az egy szilíciumforrásból álló (vagy monokristályos) panelek drágábbak, de hatékonyabbak – 15–23 százalékosak –, mint a különböző szilíciumokból összerakott (vagy polikristályos) modulok, amelyek jellemzően 13–16 százalékos teljesítménnyel működnek.  

Az Egyesült Államok energiaügyi minisztériumának megújuló energiával foglalkozó laboratóriumában a kutatók 2022-ben képesek voltak egy 39,5 százalékos hatékonyságú napelemcellát előállítani. Ez az eddig mért rekord, azonban ennek az előállítása annyira költséges, hogy nem lehetne forgalomba hozni. Ezt a típust egyelőre csak az űrkutatásban vagy a hadiiparban vehetik számításba, így a Trina által most tesztelt modell valóban egyedülálló a lakossági felhasználású napelem-technológia jövőjét illetően. 

Érdekesség, hogy a legelső, az 1950-es években előállított napelemek csupán 6 százalékos hatékonysággal működtek.  

 

Egy kis napelemtudomány: 

Mi az a HJT-technológia?

A hetero átmenetű (HJT) napelemek három réteg fotovoltaikus anyagból állnak. A HJT-cellák két különböző technológiát kombinálnak: a kristályszilíciumot és az amorf, vékony szilíciumot. 

A felső, amorf szilíciumból álló réteg befogja a napfényt, mielőtt az elérné a kristályszilíciumból álló réteget, illetve az alsó rétegekről visszaverődő fényt is begyűjti. A középső réteg alatt egy másik amorf, vékony szilíciumréteg zárja a panelt, begyűjtve ezáltal az első két rétegen átjutó napfényt is.  

A napenergia legnagyobb részét a középső, monokristályos szilíciumréteg alakítja villamos energiává, de a két típus együttesen sokkal több energiát képes előállítani ugyanannyi napfényből, mint ha külön-külön működnének. A HJT-napelemek legalább 25 százalékos hatékonyságúak. 

E teljesítménynek köszönhetően sokkal gazdaságosabb a használata, mint a hagyományos társaiké, a hatékonyságát pedig további tényezők is növelik. Egyrészt szélsőségesebb időjárási körülmények között jobban funkcionálnak, mint a hagyományos napelemek, másrészt – szemben a korábbi típusok 25 éves szavatosságával – akár több mint 30 éven keresztül képesek működni. 

A technológiát a Panasonic kezdte fejleszteni az 1980-as években. 

N típusú napelemek 

Az n típusú napelempanelek az egyik legújabb technológiát alkalmazó modulok. A megnevezésben az „n” a negatív jelzőt takarja, mivel a gyártása során negatív töltésű szilíciumot alkalmaznak. Ez az anyag tisztább és kevésbé hajlamos a szennyeződésre, mint a korábban használtak, így jobban áramlanak benne az elektronok. Ennek köszönhetően eredményesebben alakítja át a napenergiát villamos energiává. Az ilyen modulok akár 20 százalékos hatékonysággal is képesek konvertálni, ellenállóbbak a magas hőmérséklettel szemben, akár 30 évig képesek működni és ami talán az egyik legfontosabb: az átlagos 370 helyett 410–440 W-os teljesítményre képesek.  

A korábbi típusokkal szembeni hátrányuk, hogy jelenleg drágábbak azoknál. 

Passziválási eljárás 

A passziválás olyan eljárás, amelyet az anyagok teljesítményének és élettartamának növelésére használnak a felületük reakcióképességének csökkentésével. Az anyag felszínén vékony oxidréteget képeznek, amely védőrétegként működik.  

A napelem-technológiában a passziválást a napelemek hatékonyságának és teljesítményének javítására alkalmazzák azáltal, hogy minimalizálják vele az elektronok rekombinációját, amely egyébként az energiaátalakítás rovására menne.

 

A Trina Solar által elért eredmény bizonyítja a HJT-napenergia-technológiában rejlő lehetőségeket, és rávilágít arra, hogy a módszer az ágazat domináns technológiájává válhat a következő évtizedekben – jelezte Martin Green, a University of New South Wales professzora, akinek a laboratóriumában a rekordhatékonyságot felmutató napelemeket mérték. 

Hosszú távon minden a hatékonyságról szól. Tehát ha az egyes elemek jelenleg sokkal drágábbak is, mint más technológiák esetében, ahogyan az iparág elkezdi alkalmazni az új technológiát, úgy valószínűleg a költségek is csökkenni fognak”  

– mondta a Reutersnek. 

A Trina Solar folytatja a passzív napelem-technológia kutatását és fejlesztését, hogy fenntartsa vezető szerepét az ágazat ezen szegmensében – jelezte a vállalat vezérigazgatója, Gao Jifan. 

A HJT egyelőre viszonylag kevéssé használt technológia a piacon: az InfoLink napenergia-tanácsadó cég becslése szerint 2024-ben a nagy hatékonyságú napelemkapacitás 7, 2025-ben a 8, 2026-ban pedig a 9 százalékát teszi ki. A következő öt évben várhatóan a TopCON, vagyis az alagútaktivált passzív érintkezős cellák uralják a piac nagy részét. Ebbe a típusba tartoznak a Trina Solar által tesztelt modellek is. 

Amellett, hogy az eredmények rekordot jelentenek a HJT-technológiában, mérföldkőnek tekinthetők az egykristályos szilícium napelemmodulok fotoelektromos átalakítási hatékonysága terén – áll a Trina Solar közleményében. 

(Forrás: Reuters; Kaneka Energy Solutions; Regen Power; Shop Solar; solar.com)

Kapcsolódó: 

 

Címlapfotó: Dreamstime