پنل خورشیدی با راندمان ۳۷ درصد؛ نسل جدیدی که صنعت انرژی خورشیدی را متحول می‌کند.
صنعت انرژی خورشیدی سال‌هاست در تلاش است محدودیت‌های راندمان پنل‌های سیلیکونی را پشت سر بگذارد. اگرچه پنل‌های خورشیدی امروزی به سطح قابل‌توجهی از بهره‌وری رسیده‌اند، اما افزایش راندمان همچنان یکی از مهم‌ترین مسیرهای توسعه فناوری فتوولتائیک (PV) محسوب می‌شود.
در همین راستا، شرکت آمریکایی PV Tandem با توسعه ماژول‌های خورشیدی مبتنی بر فناوری پروسکایت-سیلیکون، چشم‌انداز جدیدی برای افزایش راندمان پنل‌های خورشیدی مطرح کرده است. این شرکت در حال توسعه فناوری‌ای است که رکورد راندمان ماژول آن به ۳۰.۴ درصد رسیده و هدف‌گذاری آن دستیابی به راندمان ۳۷ درصدی تا سال ۲۰۳۰ است. این پیشرفت می‌تواند در صورت موفقیت در مقیاس صنعتی، تأثیر قابل‌توجهی بر طراحی و اقتصاد نیروگاه‌های خورشیدی در آینده داشته باشد.
رکورد راندمان پنل خورشیدی؛ از ۳۰.۴ درصد تا هدف ۳۷ درصد
در حال حاضر، رکورد اعلام‌شده برای ماژول‌های PV Tandem حدود ۳۰.۴ درصد است؛ در حالی که بهترین پنل‌های سیلیکونی موجود در بازار در محدوده حدود ۲۵ درصد قرار دارند و بسیاری از پنل‌های تجاری نیز راندمانی بین ۲۲ تا ۲۴ درصد دارند. بر اساس برنامه اعلام‌شده از سوی این شرکت، افزایش راندمان قرار نیست صرفاً با یک جهش علمی بزرگ اتفاق بیفتد. استراتژی PV Tandem بر بهینه‌سازی مهندسی و فرآیندهای تولید متمرکز است و هدف آن افزایش سالانه حدود ۲ درصدی راندمان محصولات است.
بر همین اساس، این شرکت پیش‌بینی کرده است که در سال ۲۰۲۸ و همزمان با ورود به تولید انبوه در مقیاس گیگاوات، به راندمانی حدود ۳۴ درصد برسد و در ادامه تا سال ۲۰۳۰ راندمان ۳۷ درصدی را هدف قرار دهد.
فناوری پروسکایت-سیلیکون چیست؟
یکی از مهم‌ترین دلایل افزایش راندمان این نسل از پنل‌های خورشیدی، استفاده از ترکیب پروسکایت و سیلیکون است. در طراحی مورد استفاده PV Tandem، یک لایه نازک پروسکایت روی شیشه بالایی ماژول قرار می‌گیرد، بدون اینکه مستقیماً روی سلول سیلیکونی زیرین ساخته شود. این ساختار به فناوری اجازه می‌دهد لایه پروسکایت را با انواع مختلف سلول‌های سیلیکونی از جمله PERC، TOPCon، HJT و IBC ترکیب کند.
در نتیجه، این فناوری لزوماً در جایگاه رقیب مستقیم فناوری‌های سلول سیلیکونی قرار نمی‌گیرد، بلکه می‌تواند به‌عنوان یک لایه مکمل برای افزایش بهره‌وری سلول‌های موجود مورد استفاده قرار گیرد.
فناوری چهارترمینال (4T) چگونه راندمان پنل را افزایش می‌دهد؟
در ماژول ۳۰.۴ درصدی PV Tandem، حدود ۲۲ درصد از راندمان از سلول سیلیکونی زیرین و حدود ۸ درصد از لایه پروسکایتی تأمین می‌شود. این دو لایه به‌صورت مستقل بخش‌های مختلفی از نور خورشید را جذب و به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. لایه پروسکایت بخش‌هایی از طیف نور، از جمله نور فرابنفش و مرئی، را جذب می‌کند و امکان عبور نور نزدیک به مادون‌قرمز به سمت سلول سیلیکونی زیرین را فراهم می‌کند. به این ترتیب، ترکیب دو فناوری می‌تواند بخش بیشتری از طیف نور خورشید را نسبت به یک پنل تک‌لایه سیلیکونی مورد استفاده قرار دهد.
چرا افزایش راندمان پنل خورشیدی اهمیت دارد؟
راندمان بالاتر فقط یک عدد فنی نیست؛ بلکه می‌تواند از نظر اقتصادی نیز اهمیت زیادی داشته باشد. هرچه یک پنل خورشیدی بتواند در سطح مشخص، توان بیشتری تولید کند، برای تولید مقدار مشخصی انرژی به سطح کمتری از زمین نیاز خواهد داشت. در نتیجه، هزینه برخی اجزای پروژه مانند زمین، سازه نگهدارنده، کابل‌کشی و تجهیزات جانبی سیستم (BOS) می‌تواند به ازای هر واحد انرژی تولیدشده کاهش پیدا کند. این موضوع به‌خصوص در پروژه‌های نیروگاهی با ظرفیت بالا اهمیت بیشتری پیدا می‌کند؛ زیرا بهینه‌سازی استفاده از زمین و تجهیزات می‌تواند بر طراحی و اقتصاد کلی پروژه اثرگذار باشد.
پنل خورشیدی ۱۰۰۰ واتی؛ هدف بعدی فناوری جدید
یکی از اهداف بلندپروازانه PV Tandem، توسعه پنل خورشیدی ۱۰۰۰ واتی است. بر اساس اطلاعات اعلام‌شده، یک ماژول استاندارد نیروگاهی با ابعاد ۲۳۸۴ در ۱۳۰۳ میلی‌متر برای عبور از مرز ۱۰۰۰ وات باید به راندمانی در حدود ۳۲.۳ درصد برسد. با توجه به مسیر توسعه‌ای که این شرکت برای افزایش راندمان ترسیم کرده است، رسیدن به چنین سطحی از توان خروجی یکی از اهداف مهم این فناوری محسوب می‌شود.
بازار پنل‌های خورشیدی با راندمان بالا
افزایش راندمان پنل خورشیدی تنها یک پیشرفت آزمایشگاهی نیست و می‌تواند بازار تجهیزات خورشیدی را نیز تحت تأثیر قرار دهد. بر اساس قیمت میانگین فروش اعلام‌شده توسط شرکت، یعنی حدود ۰.۴۰ دلار به ازای هر وات، قراردادهای نزدیک به یک میلیارد دلار اعلام‌شده برای این محصولات معادل حدود ۲.۵ گیگاوات ظرفیت پنل خورشیدی است.
استراتژی اولیه ورود این شرکت به بازار نیز بر تولیدکنندگان مستقل برق یا IPP متمرکز شده است؛ بخشی که طبق اطلاعات مقاله، حدود ۸۰ درصد بازار آمریکا را تشکیل می‌دهد. از سوی دیگر، PV Tandem در حال مذاکره با سایر تولیدکنندگان پنل خورشیدی است تا در آینده بتواند حتی لایه شیشه‌ای پوشش‌داده‌شده با پروسکایت را به‌صورت جداگانه در اختیار تولیدکنندگان قرار دهد.
گارانتی ۳۰ ساله و مسیر تولید انبوه
یکی دیگر از موضوعات مهم در تجاری‌سازی فناوری‌های جدید پنل خورشیدی، دوام و قابلیت اطمینان آنها در طول زمان است. PV Tandem اعلام کرده است که قصد دارد برای محصولات خود گارانتی ۳۰ ساله ارائه دهد و افت عملکرد سالانه پنل‌ها را به یک درصد یا کمتر محدود کند.
همچنین طبق اعلام شرکت، ماژول‌های شیشه‌به‌شیشه این فناوری پس از یک سال بهره‌برداری در فضای باز، تقریباً هیچ افت عملکرد قابل‌اندازه‌گیری نشان نداده‌اند. البته برای ارزیابی واقعی عملکرد این فناوری در مقیاس نیروگاهی، داده‌های بلندمدت و عملکرد آن در شرایط عملیاتی مختلف اهمیت زیادی خواهد داشت.
تولید انبوه پنل‌های پروسکایت-سیلیکون از سال ۲۰۲۸
PV Tandem برنامه دارد پروژه‌های آزمایشی پولی خود را با تولیدکنندگان مستقل برق آغاز کند. این پروژه‌های پایلوت که ممکن است بین ۶ تا ۱۲ ماه به طول بینجامند، داده‌های میدانی لازم برای ارزیابی عملکرد فناوری را فراهم خواهند کرد.
یکی از اهداف مهم این مرحله، اثبات قابلیت تأمین مالی یا Bankability فناوری برای استفاده در پروژه‌های بزرگ خورشیدی است. پس از این مرحله، شرکت برنامه ورود به تولید انبوه در مقیاس گیگاوات در سال ۲۰۲۸ را دنبال می‌کند.
آینده پنل‌های خورشیدی با راندمان بالا
افزایش راندمان یکی از مسیرهای مهم توسعه صنعت انرژی خورشیدی است و فناوری‌های جدید تلاش می‌کنند با استفاده بهینه‌تر از طیف نور خورشید، محدودیت‌های پنل‌های سیلیکونی متداول را کاهش دهند. اگر PV Tandem بتواند اهداف فنی خود را در مقیاس صنعتی و تجاری محقق کند، فناوری پروسکایت-سیلیکون می‌تواند به یکی از مسیرهای مهم توسعه پنل‌های خورشیدی نسل آینده تبدیل شود.
ترکیب راندمان بالا، قابلیت سازگاری با فناوری‌های مختلف سلول سیلیکونی و استقبال اولیه بازار، این فناوری را به یکی از گزینه‌های قابل‌توجه برای آینده صنعت پنل خورشیدی تبدیل کرده است. برای صنعت انرژی خورشیدی، افزایش راندمان فقط به معنای تولید برق بیشتر از یک پنل نیست؛ بلکه می‌تواند به استفاده بهینه‌تر از زمین و زیرساخت‌ها و در نهایت توسعه اقتصادی‌تر پروژه‌های خورشیدی کمک کند.
منبع: PV Magazine
دیدگاهی یافت نشد