Солнечные модули — технологические тренды в 2022 году

Это выдержка из отчета Renewable Energy Test Center’s (RETC’s) PV Module Index Report 2022.

Оценка новых фотоэлектрических модулей N-типа

Непрерывная способность солнечной промышленности снижать затраты, одновременно повышая производительность, является основной причиной, по которой солнечная батарея учитывает наибольшую долю новых мощностей в производстве электроэнергии. Эта тенденция лучше всего иллюстрируется постоянными изменениями в конструкциях модулей и клеточных технологиях. Например, в прошлом году RETC исследовал преимущества и проблемы разработки и развертывания модулей крупных форматов, которые, как ожидают многие аналитики, будут доминировать на рынке в ближайшие годы. В этом году RETC тщательно контролирует другую технологическую тенденцию, которая быстро набирает обороты и принятие рынка, рост фотоэлектрических ячеек N-типа следующего поколения с пассивирующими контактами.

Солнечные модули - технологические тренды в 2022 году

Восход Topcon

Многие отраслевые аналитики и материальные ученые считают, что новые проекты PV-клеток N-типа являются следующей логической прогрессией на дорожной карте PV Technology. В 2013 году исследователи из Германии в Институте солнечных энергетических систем Фраунгофера представили метод создания высокоэффективных солнечных элементов кремния N-типа с новой пассивированной контактной структурой оксида оксида туннеля (TOPCON). Благодаря превосходной пассивации поверхности и эффективному транспортировке носителей, этот новый конструкция клеток достигла высоких отметок для напряжения открытого круга (VOC), коэффициента заполнения и эффективности. Менее чем через десять лет Topcon — самое шумное слово в солнечной энергии. Крупнейшими производителями модулей в мире являются начало объема производства фотоэлектрических модулей с ячейками Topcon. В то время как Longi Solar играет большую ставку на P-типа Topcon, многие другие ведущие модульные компании, такие как Jinko Solar, Jollywood Solar Technology, JA Solar и Trina Solar, вкладывают существенные инвестиции в модули с конструкциями Topcon Cell N-Type. Этот коллективный поворот на рынке в первую очередь связан с кривыми эффективности сплюсвания для модулей P-типа Passivated Emitter и задней клетки (PERC). Хотя они доминировали на рынке в последние годы, производители начинают достигать физических ограничений моно-конструкций Perc Perc Perc. Переход к клеткам Topcon N-типа позволит модульным компаниям повысить эффективность клеток в лаборатории и в массовом производстве.

Преимущества солнечных элементов N-типа

Производители солнечной энергии давно признали потенциальные преимущества эффективности фотоэлектрических ячеек N-типа. Например, Sanyo начал разрабатывать PV-клетки гетеропереходной технологии N-типа (HJT) в 1980-х годах. Кроме того, SunPower построила свои PV-PV-клетки с переключенным контактом (IBC) на основе кремния N-типа высокой чистоты. Из-за сложных сложностей производства, высокоэффективные фотоэффективные модули, основанные на конструкциях клеток N-типа HJT и IBC, относительно дороги для производства и остаются нишевой частью рынка. Для сравнения, производство клеток N-типа Topcon очень похоже на процесс PERPC. В результате производители могут производить эти высокоэффективные модули TopCon следующего поколения на модернизированных производственных линиях PERC.

Хотя современные модули TopCon N-типа стоят немного дороже для производства на основе на ватт, чем модули P-типа PERC, повышение эффективности приводит к более низкой выравниваемой стоимости энергии (LCOE) в крупномасштабных поля. Лучше всего то, что ведущие эксперты ожидают, что Topcon N-типа выиграет от ускоренной кривой обучения. Первичным материалом преимущества клеток TOPCON N-типа относительно P-типа MONO PERC-клеток является более низкая скорость деградации из-за снижения восприимчивости как к индуцированной свету деградации (LID), так и повышенной температурной деградации (LETID). Дополнительные преимущества могут включать более высокий коэффициент бифациальности, а также улучшенные характеристики как в условиях низкого освещения, так и в условиях высокой температуры.

Риски раннего принятия

Большинство аналитиков ожидают, что модули с клетками Topcon N-типа будут быстро увеличить долю рынка на основе этих преимуществ производительности. Тем не менее, новые технологии PV -клеток, даже те, которые в конечном итоге оказываются успешными в этой области, — несмотря на больший риск, чем зрелые и проверенные технологии. До тех пор, пока продукты не будут развернуты в масштабе, потенциал существует для того, что еще показываемые механизмы деградации. Например, сегодня независимые инженеры и финансисты считают, что PV-модули P-типа Mono PERC являются стабильной и технологией низкого риска. Эта оценка не всегда была консенсусным мнением. Ранние версии модулей Mono Perc были проблемы со стабильностью, особенно с крышкой и, в редких случаях, Letid. Эти неожиданные режимы деградации Mono PERC демонстрируют риски эффективности, с которыми сталкиваются ранние пользователи с помощью новых технологий.

В то время как PV-клетки N-типа оказались устойчивыми к крышке и LETID, существуют некоторые доказательства восприимчивости к ультрафиолетовой индуцированной деградации. Например, исследователи из Национальной лаборатории акселератора SLAC и Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) задокументировали потерю власти спереди и обратной стороной при передовых солнечных технологиях после искусственно ускоренного испытания на воздействие УФ. Эти данные не указывают на единый механизм деградации, но предполагают, что различные конструкции ячеек разлагаются по разным путям.

Базовая оценка

Одним из лучших способов для заинтересованных сторон проекта снизить риск проекта, является привлечение квалифицированной третьей стороны для проведения базовой оценки здоровья модуля во время ввода в эксплуатацию проекта. Проведя высококачественные измерения перед коммерческими операциями, базовая судебная оценка обеспечивает как краткосрочные, так и долгосрочные выгоды в течение срока эксплуатационного срока службы PV-энергетической системы. В краткосрочной перспективе базовая оценка ввода в эксплуатацию повышает точность оценки эффективности системы.

Электромагнитное тестирование

Электролюминесцентное (EL) тестирование использует специальную систему камеры для документирования выбросов света, которые происходят, когда электрический ток проходит через фотоэлектрические ячейки. EL Testing имеет долгую историю в лаборатории, где он используется для обнаружения широкого спектра скрытых дефектов модуля. После переживания в контролируемых внутренних условиях тестирование EL становится все более распространенным в полевых исследованиях. Daytime EL Imaging обеспечивает два различных преимущества по сравнению с более ранними подходами. Во -первых, наша методология тестирования EL позволяет техникам тестировать модули на месте, что ускоряет процесс тестирования и устраняет повреждение клеток из -за удаления и обработки модулей. Во -вторых, дневное тестирование EL устраняет необходимость тестирования модулей в темноте ночи, дальнейшее повышение безопасности и пропускной способности.

Результаты тестирования EL в полевых условиях ценны для определения основных производственных дефектов, за пределами площадки и повреждения транспорта, повреждения материалов на месте или повреждения установки или повреждения, вызванные суровыми погодными явлениями, такими как град, ветер или снег. Эти изображения EL позволяют заинтересованным сторонам проекта идентифицировать повреждение клеток, что может привести к тепловым несоответствиям, горячим точкам и будущим модулям. Когда адекватно документировано и сообщалось, сторонние изображения EL могут помочь урегулировать гарантию и страховые претензии. В отличие от воздушных инфракрасных (IR) изображений, которые определяют только потенциальные места проблемы эффективности, дневные исследования EL выясняют коренные причины недостаточной работы. Эти результаты приносят пользу заинтересованным сторонам проекта за счет ускорения решения проблем и минимизации потерь производства.

Прогнозирующее обслуживание

Сторонняя экспертизация на полевых характеристиках особенно практична в сочетании с надежной платформой мониторинга и протоколами предсказательного обслуживания. По мере того, как фотоэлектрические модули возрастают, полевые активы подвергаются повышенному риску недостаточной работы. Клеточная микротрегничивание часто не влияет на производительность модуля, когда модули являются новыми, но это не обязательно так по мере эпохи систем. Через 5 или 10 лет в этой области некоторые модули продолжают работать, как и ожидалось, тогда как другие страдают от ускоренной деградации.

Дифференцирование между «хорошими» модулями и «плохими» модулями не просто, особенно в системах, развернутых после того, как Министерство торговли США приняло политику AD/CVD. Крупные проекты, которые, по -видимому, имеют единого поставщика модуля, могут фактически интегрировать модули, изготовленные с использованием ячеек, полученных из дюжины различных поставщиков. Учитывая, что каждый счет материалов (BOM) уникален, каждый имеет свой профиль риска.

Смягчение экстремальных погодных рисков

Никто не понимает природных опасностей, связанных с солнечными развертываниями лучше, чем специалисты по страхованию возобновляемых источников энергии, такие как страхование GCube. Согласно отчету о рынке компании на 2021 год, «град или высокая вода: растущая шкала экстремальных погодных условий и природных потерь катастрофы при возобновляемых источниках энергии», связанные с погодой страховые претензии увеличились в частоте и серьезности, поскольку солнечные проекты увеличились по частоте, размеру и Географическое распределение. Учитывая быстрый рост солнечного рынка во всем мире, соразмерный рост претензий на солнечный страхование не совсем неожиданно. Тем не менее, основная причина претензий на солнечное страхование удивило некоторых инсайдеров страховой отрасли. В частности, с 2015 года застрахованные потери, связанные с экстремальными погодными явлениями, примерно в два раза превышают величину тех, кто вытекает из естественных катастроф.

Хотя экстремальные погодные явления приводят к большему количеству застрахованных потерь, чем природные катастрофы, страховые претензии, связанные с категорией суровой погоды, не являются неизбежными. Заинтересованные стороны проекта могут предотвратить или смягчить многие экстремальные потери погоды, проявляя разумную помощь и предвидение в выборе продукта и проектировании системы. Более того, специалисты по снижению рисков могут помочь инвесторам налогообложения и страховых компаниям понять финансовые риски, связанные с суровой погодой.

Сравнительное тестирование

Стратегический выбор продукта является важным первым шагом для смягчения основных причин убытков с экстремальными погодными условиями. Результаты тестирования RETC по банковской способности и за пределами сертификации демонстрируют, как различные конструкции фотоэлектрических модулей или комбинации модулей и стеллажей противостоят этим различным типам стрессов окружающей среды. Эти различия являются критическими в контексте экстремального погодного риска.

Примеры предотвратимых экстремальных погодных опасностей включают ветер, град и снег. Основываясь на частоте претензий, события высокого ветра являются основной причиной застрахованных потерь в полевых солнечных активах. Основываясь на серьезности убытков, широко разрекламированный град в Западном Техасе повредил около 400 000 модулей PV, что привело к крупнейшему заявлению о единственном солнечном страховании на сегодняшний день. Снег — это относительно меньшая опасность в целом, но представляет значительные риски на определенных высотах или широтах.

Цель сравнительного и ускоренного тестирования состоит в том, чтобы дать возможность заинтересованным сторонам проекта определить и указать лучшие продукты и проекты системы для конкретных приложений и сред. Модули, которые хорошо работают под динамическим тестированием механической нагрузки, хорошо подходят для развертывания в средах с высоким ветром. Модули, которые хорошо работают в последовательности теста на долговечность RETC (HDT), хорошо подходят для развертывания в склонных к граду регионам. Модули, которые хорошо работают в тестах на механическую нагрузку, лучше всего подходят для сопротивления нагрузкам, связанным со льдом и снегом. Модули, которые плохо работают в этих двух тестах, не являются «плохими» продуктами, особенно в правильном применении. Модули, укрепленные против ветра и града, часто несут более высокие производственные затраты. Условия установки в Центральной долине Калифорнии, которая редко испытывает сильные ветры, град или снег, могут не оправдать эти дополнительные затраты.

Чтобы смягчить риски цепочки поставок, разработчики часто оценивают и поставляют различные модели PV -модулей и поставщиков. Чрезвычайная восприимчивость к экстремальной погоде будет варьироваться в зависимости от этого портфеля выбранных фотоэлектрических модулей. Обращая внимание на эти различия, разработчики могут направлять ветряные, граду или затвердевшие модули соответственно на участки ветра, града или снега. Этот тип селективного развертывания является относительно простым и экономически эффективным способом снижения экстремальных погодных рисков.

Защитные стратегии

После фильтрации и селективного развертывания модулей на основе сопротивления условиям, специфичными для сайта, заинтересованные стороны проекта могут реализовать стратегии управления программным обеспечением, реагирующие на погоду, чтобы еще больше снизить риски погоды в крупных приложениях для утилиты. Многие крупномасштабные фотоэлектрические системы интегрируют интеллектуально контролируемые одноосные трекеры, которые используют программное обеспечение, чтобы следовать за солнцем, избегая самовыделки. Поскольку страховые претензии, связанные с погодой, увеличились, ведущие в отрасли производители трекеров внедрили новые ответы на контроль над программным обеспечением, такие как защитный топ-режимы, специфичные для угроз или режимы нагрузки.

Из-за сильно локализованного и быстро движущегося характера событий с сильным ветром и града, предупреждения о суровой погоде часто дают операторам завода мало предварительного предупреждения. Более того, типы штормов, которые производят сильные ветры и большой град, часто приводят к пониженным линиям электропередачи и потере мощности переменного тока. Активные элементы управления программным обеспечением могут решать эти проблемы и обеспечить эффективное снижение риска с такими функциями продукта, как локальное или удаленное инициацию, быстрое время отклика и резервное копирование батареи с отказом. Также важно рассмотреть случайные погодные риски.

Хотя страховая отрасль уже давно опирается на вероятностные оценки риска для устойчивого покрытия, задача, представленная солнечными проектами, является двойной. Во -первых, ограниченные исторические данные доступны для понимания экстремальных погодных рисков, особенно с учетом уровня технологических изменений и расширения рынка. Во -вторых, естественные данные катастрофы, на которые обычно полагаются страховщики, не отражают «без категорий» экстремальных погодных явлений.

Качество модуля

Продукты, которые выглядят схожи на бумаге, могут работать совсем по -разному в реальном мире. Обязательство по производству качеству часто учитывает эти различия. Поставка растущего числа солнечных проектов с более высокой способностью в местах по всему миру не без риска. Смягчение риска для конкретного участка требует стратегического применения продуктов и технологий. Однократный подход-весь подход к проектированию продуктов и разработке проекта неизменно увеличивает профили риска проекта. Стратегическая дифференциация продукта повышает устойчивость проекта.

Окрашенные приветствием модуль и проекты системы снижают риск проекта в таких областях, как Западный Техас. Продукты и проекты системы, которые сопротивляются динамическим ветровым эффектам, снижают риск проекта в местах с высоким содержанием ветра по всему миру. Продукты и конструкции системы, которые сопротивляются высокой статической механической нагрузке, уменьшают риски катастрофического сбоя в экстремальных местах. Устойчивые к коррозии продукты продлевают срок службы в прибрежных районах.

Тестирование Laboratories использует калиброванное и сертифицированное оборудование в соответствии с проверенными и контролируемыми условиями испытаний. Характеристики, полученные в этих строгих условиях, представляют собой надлежащую меру производительности фотоэлектрического модуля и обеспечивают ценность для нескольких заинтересованных сторон проекта. В то время как заводское тестирование в соответствии со стандартными условиями тестирования (STC) идеально подходит для установления рейтингов шпильки модуля, результаты заводских испытаний не характеризуют типичные условия работы модуля. Чтобы точно моделировать производительность системы в реальном мире, важно понять, как модули работают в условиях низкой облучения или в отношении меняющихся углов солнца. Более того, крайне важно характеризовать производительность модуля в условиях испытаний, которые отражают условия работы, в которых PV -системы обычно производят оптимальные урожайности энергии. Также очень важно понять, как кратковременное воздействие солнца и полученное деградацию влияют на производительность PV в полевых условиях.

На протяжении всего выпуска отчета PV Module Index отчета RETC признал 9 различных производителей и продемонстрировал 61 экземпляры высоких достижений в производстве. Чтобы определить лучшее из лучших, он рассмотрел и оценил общее распределение данных во всех трех дисциплинах: качество, производительность и надежность. В общей матрице результатов выделяется шесть лучших исполнителей на основе общих высоких достижений в производстве: JA Solar, Jinkosolar, Longi Solar, Hanwha Q -клеток, Trina Solar и Yingli Solar.

Прочитано 434 раз(а)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *