Защита TOPCon от ультрафиолета: в Любляне предложили плёнку, которая не гасит УФ, а переводит его в полезный свет
Коротко: исследователи Люблянского университета (Словения) предложили защищать ячейки TOPCon от ультрафиолета не поглотителем, который превращает его в тепло, а люминесцентным слоем, который переизлучает его в видимый свет. По их расчёту за 10 лет такая панель даёт больше 4 % дополнительной выработки по сравнению с незащищённой. Плата за это — около 1 % мощности на старте.
В чём проблема TOPCon
TOPCon — самая массовая сегодня технология солнечных ячеек, на ней сделано большинство новых панелей, в том числе модули JinkoSolar. У неё есть известная слабость: под ультрафиолетом лицевая сторона ячейки со временем теряет часть напряжения. Это называют УФ-деградацией. Производители уже защищаются от неё: подбирают покрытия ячеек и добавляют в плёнку между стеклом и ячейкой поглотители ультрафиолета. Поглотитель гасит ультрафиолет и превращает его в тепло, то есть часть солнечного света просто пропадает.
Подробно о том, насколько велика проблема и как её проверяют в лаборатории, мы писали в статье «УФ-деградация TOPCon: правда и цифры».
Что предложили в Любляне
Работа вышла в октябре в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells, о ней 13 октября написал pv magazine. Авторы смоделировали плёнку-герметик из полиолефинового эластомера (POE) толщиной около 400 мкм с органическим люминесцентным красителем. Краситель поглощает ультрафиолет и переизлучает его на более длинной волне, которую ячейка превращает в электричество. Такой приём называют понижающим преобразованием спектра (UV down-shifting). Доля переизлучённого света у красителя около 95 %.
| Показатель | Значение в расчёте |
|---|---|
| Потеря тока короткого замыкания при поглощении больше 90 % УФ: обычный поглотитель | 1,77 % |
| То же: люминесцентный слой | 0,20 % |
| Мощность защищённой панели на старте | около −1 % |
| Выработка за 10 лет по сравнению с незащищённой панелью (Миннеаполис и Финикс) | больше +4 % |
В расчёте авторы исходили из того, что без защиты ячейка TOPCon теряет около 6 % напряжения от ультрафиолета, а люминесцентный слой эту потерю полностью предотвращает. Поэтому начальный минус в 1 % со временем окупается.
Чего пока нет
Это моделирование, а не серийная панель. Авторы сами называют, что нужно проверить: совместимость с производством, цену, масштабирование и, главное, как долго сам краситель живёт под солнцем на крыше. Органические красители тоже стареют, и если слой выгорит за несколько лет, выигрыш исчезнет. Когда и будет ли технология в серийных модулях, неизвестно.
Что это значит в Беларуси
Ультрафиолета у нас заметно меньше, чем в Финиксе, поэтому и УФ-деградация идёт медленнее, а выигрыш от такой плёнки был бы скромнее расчётного. При выработке около 1000–1100 кВт·ч в год на 1 кВт панелей даже 1–2 % за десятилетие — это немного, но за 25 лет службы потери накапливаются.
Ждать новую плёнку, чтобы купить панели, смысла нет. Важнее то, что можно проверить уже сейчас:
- брать панели известных производителей, которые проходят расширенные испытания на ультрафиолет и публикуют результаты;
- смотреть гарантию на мощность: какой процент обещан через 25–30 лет и как считается падение в первый год;
- для двусторонних модулей помнить, что тыльная сторона тоже под светом: о них — в разделе двусторонние панели.
Как деградация влияет на срок окупаемости, можно прикинуть в калькуляторе окупаемости: возьмите годовую деградацию из паспорта панели и посмотрите, как меняется итог.
Выводы
- УФ-деградация TOPCon — известная проблема, и производители ищут способы её закрыть. Это хорошо для покупателя.
- Люминесцентный слой в расчёте выигрывает у обычного поглотителя больше 4 % выработки за 10 лет, но пока это только модель.
- В Беларуси ультрафиолета меньше, чем в южных регионах, где делали расчёт, поэтому выигрыш был бы меньше.
- Сейчас главная защита — качественные панели с подтверждёнными испытаниями и понятной гарантией на мощность.
Источник: pv magazine, журнал Solar Energy Materials and Solar Cells (Люблянский университет); обзор SmartEnergy.