Солнечные модули: тренды 2022 года

Поделиться ссылкой на статью

Обновлено 30 апреля, 2023

Технологии производства солнечных модулей в 2022-2023 году

Переход к технологии n-типа в массовом производстве фотоэлектрических модулей стал важным событием в производстве фотоэлектрических элементов и модулей в 2022 году. Производители добавили мощности TOPCon и HJT и в процессе достигли рекордов эффективности.

Развитие технологии фотоэлементов и модулей определялось как выходной мощностью, так и стоимостью. И в то время как технологии n-типа, такие как гетеропереход (HJT), уже давно демонстрируют превосходные производительность по энергии и эффективность преобразования, более дешевые технологии, такие как PERC p-типа, смогли достичь высокой производительности при гораздо меньших затратах.
солнечные модули с половинными солнечными элементами
В 2022 году PERC остается преобладающей фотоэлектрической технологией. Пластины большего размера в сочетании с половинными ячейками, компоновкой с высокой плотностью и многошинным соединением ячеек с использованием монокристаллических ячеек PERC обеспечивают высокую выходную мощность и выходную мощность модулей от 400 Вт до 500 Вт и даже выше.

Однако, поскольку ячейки PERC приближаются к своему теоретическому пределу эффективности в 24,5%, в 2022 году производители обратились к технологии туннельного оксидно-пассивированного контакта (TOPCon) и технологии HJT на пластинах n-типа. И если структура затрат, в частности, связанных с потреблением серебра для металлизации элементов, может быть снижена, 2022 год вполне можно рассматривать как год начала крупного технологического перехода в солнечной промышленности.

В 2022 году вследствие замедления повышения эффективности моно-PERC как многие производители стали внедрять технологии n-типа, и это отражается на доле модулей n-типа, доступных на рынке.

«Рекордопад» эффективности солнечных элементов

Рекорды высокой эффективности устанавливались производителями на технологии n-типа еще до наступления 2022 года. В августе 2021 года китайский производитель HJT Huasun объявил, что он достиг эффективности ячейки 25,26% на ячейке формата M6 (166 мм), что соответствовало мировому рекорду. Эффективность ячейки выше 25% превосходит то, чего может достичь PERC p-типа, и является своего рода водоразделом для отрасли.

Примечательно, что производственные процессы, которые Huasun разрабатывает вместе со своим партнером по производственному оборудованию Maxwell, представляют собой отход от процессов, которые использовались ранними разработчиками технологии, такими как Panasonic и Sanyo до нее.

«Huasun использует микрокристаллические и нанокристаллические слои, многослойные структуры и двухслойную ТСО», — сказал Джордж Тулупас, директор по технологиям компании Clean Energy Associates (CEA). «Аморфный кремний поглощает много света. Вот почему эффективность HJT сегодня находится на одном уровне с TOPCon, хотя у него очень высокое напряжение, поскольку у него всегда были проблемы с высоким поглощением света, которые снижали ток. Это одна из главных вещей, которую Huasun пытается улучшить сейчас».

В июне 2022 китайский гигант монокристаллических слитков и пластин Longi побил рекорд HJT Huasun, достигнув КПД солнечного элемента 26,5% на пластине M6. Хотя кажется, что первым шагом Longi к производству n-типа будет модернизация по крайней мере некоторых из своих линий PERC до TOPCon, в ближайшем будущем компания вполне может внедрить HJT и явно вкладывает значительные ресурсы в исследования и разработки в технологии ячеек.

Примечательно, что мощности HJT открываются за пределами Китая. Возрождающиеся европейские производители фотоэлектрических продуктов также стремятся к HJT, при этом Meyer Burger и Enel Green Power лидируют. Сингапурский производитель REC имеет один из самых длинных послужных списков в производстве HJT среди этой второй волны производителей (с солнечными модулями серии Alpha).

Производство фотоэлектрических модулей. Тестирование качества

Ячейки с высокой эффективностью
Для достижения этих впечатляющих номинальных мощностей панели и элементы не только увеличились в размерах, но и существенно повысили эффективность элементов с использованием множества новых технологий (перечисленных ниже) наряду с более совершенными методами пассивации задней стороны, такими как TOPCon. Основными технологическими инновациями последних лет стали:

  • MBB — Мультишины
  • PERC/PERC+ — пассивированный эмиттер и задняя ячейка
  • Гетеропереход (HJT)
  • TOPCon — Туннельно-оксидный пассивирующий контакт
  • Кремниевые элементы N-типа
  • Ячейки с высокой плотностью — уменьшение промежутков между ячейками

Производители изучают способы увеличения мощности и эффективности ячеек, тратя большие средства на исследования и разработки. Кремниевые пластины N-типа — один из лучших способов повысить эффективность, но традиционно их производство обходилось дороже. Однако ценовой разрыв между кремнием P-типа и N-типа сокращается, поскольку эффект масштаба снижает стоимость производства высокопроизводительных кремниевых пластин N-типа, используемых в качестве основы для более эффективных элементов HJT и TOPcon. Ожидается, что в будущем технология ячеек Perovskite станет стабильной и жизнеспособной, что позволит производителям создавать тандемные ячейки следующего поколения с уровнями мощности до 800 Вт.

Future solar cell technology power 2023 солнечные модули,фотоэлектрические модули

Масштаб имеет значение

Несмотря на многообещающие перспективы, объемы производства солнечных элементов с гетеропереходом (HJT) остаются намного ниже TOPCon. JinkoSolar была в авангарде внедрения технологии в больших объемах. Даже к середине 2022 года Jinko сообщала о наличии около 16 ГВт модулей TOPCon и портфеле ее заказов было примерно 8 ГВт, при ожидаемом увеличении до 20 ГВт.

Jinko Tiger Neo n-type имеет максимальную эффективность модуля 21,82% с мощностью до 625 Вт в формате 78 полных ячеек.  «Neo заняла самое высокое место в рейтинге фотоэлектрических модулей Exawatt  PV Module Tracker с точки зрения эффективности в категории TOPCon, а также, поскольку Jinko обладает такими большими мощностями, она также доминирует в нашей категории TOPCon с точки зрения объема производства», — говорит Молли Морган, старший аналитик Exawatt.

Jinko далеко не единственная, кто переключает большие объемы производства на TOPCon. Canadian Solar планирует производить солнечные элементы M10 (182 мм) и G12 (210 мм) TOPCon в первом квартале 2023 года и планирует, что 30% ее продаж будет основано на этой технологии в этом году.

TOPCon в настоящее время не сильно отстает от HJT с точки зрения эффективности. Canadian Solar нацелена на 25% эффективности своих линий TOPCon, а китайский конкурент Trina в августе достиг 24,24% для солнечных элементов TOPCon n-типа на пластине G12. К концу года Trina планирует увеличить мощность TOPCon до 20 ГВт, хотя первоначальные планы были отложены.

Какие модули самые мощные в 2023 году?

В мире солнечной энергетики эффективность панелей традиционно была фактором, к которому стремилось большинство производителей. Тем не менее, возникла новая битва за разработку самой мощной в мире солнечной панели, и многие из крупнейших игроков отрасли объявили о выпуске панелей следующего поколения большего формата с номинальной мощностью значительно выше 600 Вт.

Гонка за самую мощную панель началась в 2020 году, когда Trina Solar представила первую панель мощностью 600 Вт. Вскоре после этого на выставке SNEC PV Power Expo в Китае компания JinkoSolar представила версию панели Tiger Pro мощностью 610 Вт. Примерно в то же время Trina Solar объявила о разработке более мощной панели мощностью 660 Вт+. Удивительно, но около 20 производителей на выставке SNEC 2020 продемонстрировали панели мощностью более 600 Вт, самым мощным из которых был модуль Jumbo 800 Вт от JA solar. Однако эта панель была огромной – 2,2 м в высоту и 1,75 м в ширину, и, скорее всего, она не поступит в продажу.

 

Самые мощные солнечные модули в 2023 году

Основной движущей силой разработки более крупных и мощных солнечных панелей является стремление снизить стоимость коммерческих солнечных электростанций и, в конечном итоге, снизить цены на генерируемую ими электроэнергию. Поскольку для панелей большего размера требуется эквивалентное количество соединений и труда по сравнению с панелями меньшего размера, стоимость установки на кВт снижается, что приводит к снижению общей стоимости и снижению LCOE. Как объясняется ниже, новые мощные панели намного больше, чем те, которые используются на крышах жилых домов. Те, кто хочет использовать десять панелей по 700 Вт на крыше своего дома, чтобы получить легкие 7 кВт, будут немного разочарованы. На данном этапе большинство мощных панелей будут доступны только для коммерческих систем, плюс сверхбольшие размеры не очень подходят и сложны для использования на крышах большинства жилых домов.

Солнечная промышленность постепенно переходит на более крупные панели с более высокой мощностью. Лидерами гонки традиционно были Trina Solar, Jinko Solar, Canadian Solar, Risen Energy и JA Solar, поскольку эти известные компании первыми за последние два года выпустили сверхмощные панели мощностью более 600 Вт. Однако совсем недавно Jolywood, Huasun и менее известная компания Akcome продвинулись вперед с панелями мощностью более 700 Вт, используя более эффективную технологию ячеек TOPCon N-типа или гетероперехода (HJT).

Интересно, что производители модулей премиум-класса SunPower (теперь Maxeon) и REC не спешат разрабатывать мощные панели большего формата. Вместо этого они сосредоточены на снабжении своих традиционных жилых и коммерческих клиентов высокоэффективными панелями. При этом Sunpower представила большую панель мощностью 540 Вт в серии Performance 5 следующего поколения.

Solar panel size comparison v2 солнечные модули,фотоэлектрические модули

Размеры солнечных элементов в 2022-2023 году

Чтобы снизить производственные затраты и повысить эффективность, производители отказались от стандартного размера пластин с квадратными ячейками 156 мм (6 дюймов) в пользу пластин большего размера. Хотя в настоящее время разрабатываются ячейки различных размеров, несколько размеров ячеек стали новым отраслевым стандартом; они включают 166 мм, 182 мм и 210 мм. Многие ведущие производители, в том числе Jinko, Longi и Canadian Solar, перешли на формат 182 мм, Trina Solar продвигает более крупный размер пластин 210 мм, в то время как Longi, крупнейший в мире производитель монокремниевых пластин, использует размеры как 166 мм, так и 182 мм в зависимости от приложение.

2Solar Cell Size Comparison 156 166 182 210mm солнечные модули,фотоэлектрические модули

Чтобы оставаться конкурентоспособными, многим производителям небольших объемов может потребоваться согласование с одним из новых размеров пластин, чтобы использовать общих поставщиков пластин и оборудования. В этой подробной статье от PV Tech, посвященной полной истории и пониманию стандартов размеров пластин и фотоэлементов, рассматриваются различные размеры пластин и слитков, технологические изменения и производственные тенденции, связанные с текущими и будущими фотоэлементами.

Наряду с различными размерами ячеек существует множество новых конфигураций панелей, основанных на множестве комбинаций ячеек. Три самые популярные из появившихся панелей — это панели с 66 ячейками (132 половинки), 78 ячейками (156 половинками) и 84 ячейками (168 половинками). Сверхбольшие ячейки 210 мм также хорошо подходят для уникальных форматов деления ячеек, таких как ячейки с вырезом 1/3; где квадратная пластина разделена на три сегмента, а не на общую ячейку половинного размера или половинного размера.

За пределами солнечного элемента

Хотя это, возможно, и не является тенденцией, в производстве солнечных модулей также есть инновации, которые могут перерасти в более крупные разработки в будущем. Произошел значительный сдвиг к модулям с половинными солнечными элементами, крупноформатным модулям для сетевых солнечных электростанций и к соединению элементов с несколькими шинами (причем все чаще используются круглые проводники для токосъемных шин).

Продолжаются инновации в отношении новых или более зрелых концепций модулей для нишевых приложений. Растет ассортимент доступных гибких и легких модулей. Примечательна китайская металлическая пленка (metal wrap through — MWT) от производителя Sunport, которая, похоже, нашла подходящее применение в новом в гибком модуле S Flex II.

Ассортимент модулей для BIPV (внедренных в фасад зданий солнечных модулей), наряду с монтажными конструкциями, растет по мере того, как сегмент медленно набирает обороты. Это включает в себя цветные и узорчатые модули, а также изготовленные из прочных материалов, которые соответствуют строгим строительным нормам.

Крупный производитель солнечных элементов Tongwei Solar также добился прогресса в своей технологии чешуйчатых солнечных модулей, добавив в свой ассортимент большие солнечные модули для промышленных солнечных электростанций, несмотря на то, что изначально «чешуйчатые» модули были предназначенными для установки на крышах зданий. Серия Terra от Tongwei в настоящее время основана на ячейках PERC p-типа, и, несмотря на то, что она не показывает рекорды эффективности, она предлагает другие преимущества.

Tongwei утверждает, что у них есть собственный способ соединения шинглов («чешуек») между собой, поэтому у них нет проблем с интеллектуальной собственностью. Большими преимуществами являются устойчивость к возникновению hot spots (точкам перегрева) из-за низкого протекающего через элементы тока и способа их соединения, а также уменьшение количества свинца из-за отсутствия припаянных элементов. Компания изучает новую компоновку расположения и соединения солнечных элементов, которая будет еще более устойчивой к «горячим точкам», и которую она может внедрить в ближайшем будущем.

«Ваш Солнечный Дом» давно представляет продукцию Tongwei Solar на российском рынке. В нашем ассортименте есть различные модули как для домашнего, так и промышленного применения. 

Современная история развития фотоэлементов и модулей основана на постепенных улучшениях; шаг за шагом, а не большими скачками. В 2022 году на этом пути было сделано много шагов, и в настоящее время рассматривается ряд многообещающих направлений в виде TOPCon, HJT и shingles.

Гетероструктурные модули в нашем ассортименте представлены продукцией завода Hevel  — HJT модулями HVL

В 2022 году Хевел также объявил о внедрении в ассортимент солнечных модулей с двусторонней чувствительностью большой мощности (более 400 Вт). Производственные мощности завода в 2022 составляли более 300 МВт, данных по реальному объему производства солнечных модулей в 2022 году у нас нет.  

Использованные источники

  1. 2022 review in trends: Modules 
  2. Виртуальная конференция по новым технологиям фотоэлектричества TaiyangNews
  3. Most Powerful Solar Panels 2023

Статья подготовлена: Каргиев В.М., к.т.н, ген.директор ООО «Просолар«

Эта статья прочитана 7569 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 10000
    Современные солнечные элементы и модулиНовейшие технологии солнечных элементов и модулей Автор: Каргиев В.М., к.т.н. © Технологии производства солнечных элементов и панелей постоянно развиваются и совершенствуются. Производители и исследователи постоянно ищут пути увеличить эффективность солнечных панелей, повысить количество вырабатываемой энергии с единицы площади, улучшить их…
  • 65
    Китайские солнечные модули - как выбрать?Китайские солнечные модули - как не ошибиться при покупке? В последнее время на рынке появилось много предложений по китайским солнечным модулям. Действительно, в Китае сейчас производится бОльшая часть всех производимых в мире солнечных модулей. Есть среди них и качественные, отвечающие…
  • 56
    7 мифов о солнечной энергетикеГлавные 7 мифов о солнечных батареях По разным причинам в интернете есть много неправильной информации о недостатках или проблемах солнечных батарей. Некоторые заявления о солнечной энергетике приносят вред делу борьбы с изменением климата и за уменьшение токсичных выбросов. Большая часть…
  • 56
    Основы фотоэнергетики (Содержание)Что такое солнечные элементы, модули, инверторы, контроллеры, электростанции? Солнечная энергетика становится мейнстримом современной энергетики, и с каждым годом вызывает все больший интерес. Фотоэлектрическая энергетика - новая отрасль, которая стремительно развивается и уже сейчас современный мир невозможно представить без солнечных фотоэлектрических…
  • 55
    Top 10 Производители солнечных панелей10 крупнейших производителей солнечных панелей в мире в 2022 году Основные выводы В тройку крупнейших мировых производителей входят LONGi Solar, Tongwei Solar и JA Solar. Большинство солнечных панелей производятся в Китае. В России пока есть 1 производитель полного цикла -…
  • 54
    Фотоэлектрические модулиФотоэлектрические модули (солнечные панели) Солнечные панели состоят из солнечных элементов. Так как один солнечный элемент не производит достаточного количества электроэнергии для большинства применений, солнечные элементы собираются в солнечных модулях для того, чтобы производить больше электричества. Модули производятся из псевдоквадратных или…
Реклама

1 комментарий “Солнечные модули: тренды 2022 года

  1. Уведомление: Фотоэлектрические модули - солнечные батареи купить для дома

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *