Veel vermogen op een klein oppervlak: heterojunction-technologie voor meer rendement uit zonne-energie

Panasonic laat met zijn krachtig presterende HIT-modules zien hoe het hogere rendement van cellen wordt bereikt en bespreekt zijn doelstellingen op R&D-gebied.

Welke zonnecel zal uit de bus komen als winnaar in de strijd om het hoogste rendement? Van de vele soorten cellen die er in omloop zijn, geven experts op het gebied van zonne-energie de heterojunction-technologie de meeste kans van slagen vanwege haar hogere rendement — naast de Perc-technologie. Panasonic, ruim 22 jaar de fabrikant van krachtig presterende HIT-modules, biedt als een van de weinige spelers al modules met heterojunction-cellen aan en zet consequent op deze technologie in. Het legt nu voor het eerst uit hoe dit hogere rendement wordt bereikt en welk doel het voor ogen heeft met de celontwikkeling.

Kristallijne en dunne-film technologie

Ten eerste de zonnecel-technologie. Waardoor onderscheiden heterojunction-cellen zich van andere zonnecellen, en met name van de reeds bekende kristallijne en dunne-film zonnecellen?

De bekende kristallijne en dunne-film zonnecellen zijn meestal vervaardigd op basis van uniek materiaal, zoals poly- of mono-kristallijne wafers of, in het geval van het dunne-filmtype CIGS, een koper-indium-galliumselenide-verbinding. Elk van deze technologieën heeft specifieke voordelen. Zo kunnen kristallijne cellen meer direct zonlicht omzetten in stroom dan dunne-film zonnecellen.

Dunne-film zonnecellen bieden betere prestaties bij weinig licht. Met andere woorden: ze produceren op momenten met slechter licht meer stroom, zoals bij een bewolkte hemel of als de zonnestraling wordt beïnvloed door smog, maar ook ‘s ochtends of ‘s avonds. Bovendien onderscheiden dunne-film zonnecellen zich door een temperatuurvoordeel dat te herkennen is aan de temperatuurcoëfficiënten. De temperatuurcoëfficiënt van een zonnecel of module geeft aan in welke mate het vermogen en daarmee ook het rendement afneemt per graden Celsius temperatuurverhoging. Hoe kleiner de temperatuurcoëfficiënt, des te lager het rendement bij stijging van de temperatuur. Dunne-film zonnecellen hebben een kleiner temperatuurcoëfficiënt dan kristallijne modules en verliezen daarmee minder vermogen bij een stijgende temperatuur.

Panasonic combineert de kristallijne en dunne-film-technologie

Het bijzondere aan de heterojunction-cellen van Panasonic is dat ze zowel de kristallijne als dunne-film-technologie bevatten en daarmee de voordelen van beide technologieën combineren. Bij de zonnecelllen HIT wordt een flinterdunne mono-kristallijne silicium wafer door een ultradunne amorfe (=dunne-film) siliciumlaag omhuld.

Panasonic gebruikt daarnaast als een van de weinige fabrikanten van zonnemodules het n-type wafer. Waar standaard mono-kristallijne wafers op het p-type zijn gebaseerd, gebruikt Panasonic het n-type. Deze wafers zijn namelijk schoner.

heterojunction-technologie

Afbeelding 1. Bij de HIT®-modules met heterojunction-cellen van Panasonic wordt een dunne mono-kristallijne silicium wafer omhuld door een ultradunne amorfe siliciumlaag. Bron: Panasonic Solar

Terwijl de kristallijne wafer in de kern van de cel veel zonne-energie produceert, wordt het verlies van elektronen gereduceerd door de amorfe laag op het oppervlak. De HIT-cellen van Panasonic bereiken daarmee een bovengemiddeld rendement van 22 procent. Het in het laboratorium bereikte rendement van de cellen is bovendien leidend in de sector. Dit lag in 2014 reeds op 25,6 procent. Hetzelfde geldt voor de module. De Panasonic-module met de hoogste efficiëntie is het model HIT N335. Bij een vermogen van 335 Watt biedt deze een module-efficiëntie van 20 procent.

heterojunction-technologie 2

Afbeelding 2. De grafiek toont de hogere lichtefficiëntie van HIT-cellen. Dit wordt mogelijk gemaakt door de coating van de mono-kristallijne wafer met een amorfe siliciumlaag, zodat het lichtspectrum van amorfe cellen eveneens kan worden gebruikt. Bron: Panasonic Solar

Eigenschappen van de cellen

De cellen hebben verschillende bijzondere eigenschappen.

1. Hoge spanning door uitmuntende oppervlaktepassivering

Voorlopig wordt door een uitstekende oppervlaktepassivering een zeer hoge spanning bereikt. “De mono-kristallijne wafers worden chemisch gepolijst en voortdurend verbeterd. Daardoor gaan aanzienlijk minder elektronen verloren dan bij mono-kristallijne cellen met ruwere oppervlakken”, zegt Shigeki Komatsu, directeur Solar Europe bij Panasonic.
De hogere leegloopspanning van Panasonic-cellen HIT® heeft ook een positief effect. “Een hogere leegloopspanning zorgt ervoor dat de frequentieomvormer eerder wordt geactiveerd”, aldus Komatsu. Daardoor wordt gelijkstroom eerder omgezet in hoofdzakelijk wisselstroom. Daarmee wordt het stroomrendement van de zonnecellen verhoogd en het maximale vermogen van de module (Pmax) verbeterd.

2. Ontwikkelingsdoel: stijging van het celrendement tot boven de 24 procent

Door continue verbetering van de bestaande celeigenschappen zal Panasonic het rendement verder verhogen. Zoals hierboven reeds uitgelegd, lag de laboratoriumwaarde voor het celrendement in 2014 al op 25,6 procent. Voor de op de markt verkrijgbare HIT-modules zal Panasonic het celrendement tot boven 24 procent verhogen. Daartoe werkt het aan de volgende eigenschappen:
De amorfe lagen die de mono-kristallijne wafers omhullen zullen verder worden geoptimaliseerd. De indeling van de elektrische rasterstructuur zal worden verbeterd om de elektrische weerstand te minimaliseren en de optisch actieve vlakken te vergroten. Panasonic heeft de achterzijde van de heterojunction-cellen al geoptimaliseerd om de lichtefficiëntie te verhogen. Dit draagt bij aan een hogere module-efficiëntie en een verbeterd stroomrendement.

3. Voordelen op het modulevlak

Ook op het modulevlak geven de HIT-modules van Panasonic blijk van diverse voordelen. Zo draagt een verfijnde constructie van het frame bij aan hogere stabiliteit en lagere vervuiling. Het frame is niet vastgeschroefd, maar wordt ingestoken. De door Panasonic ontwikkelde afwatering aan de hoeken van het moduleframe zorgt daarnaast voor een betrouwbare waterafvoer van het moduleglas. De zelfreinigingsfunctie van de module wordt daarmee verbeterd. Bovendien stijgen de prestaties op lange termijn door de reductie van vervuiling en geringe ophoping van stof. De nieuwe generatie van de HIT-module heeft daarnaast een 40 mm dik frame. Dankzij het sterkere frame is de module bestand tegen een wind- en sneeuwbelasting tot 5400 Pascal (Pa). De module is daarnaast officieel goedgekeurd voor het aanbrengen van de montageklemmen aan de kortere zijden. Sinds 1 juni 2018 biedt Panasonic voor meerdere modellen uit de HIT-reeks een lineaire vermogensgarantie gedurende 25 jaar aan. In 2017 verlengde het bedrijf de productgarantie voor zijn bijzonder efficiënte zonne-energiemodule HIT® in Europa reeds tot 25 jaar.

Meer informatie: https://eu-solar.panasonic.net/nl/

Over Panasonic

De Panasonic Corporation is een wereldleider in de ontwikkeling van diverse elektronicatechnologieën en -oplossingen voor klanten in de consumentenelektronica, huisvesting, autosector en business-to-business. Het bedrijf viert in 2018 haar honderd jarig bestaan en heeft zich ontwikkeld tot een wereldspeler. Het heeft nu 582 werkmaatschappijen en 87 gelieerde bedrijven over de hele wereld, met een geconsolideerde netto-omzet van 62,5 miljard euro in het fiscale jaar dat eindigde op 31 maart 2019. Alle afdelingen streven het creëren van nieuwe waarde via innovatie na. Zo realiseert het bedrijf door middel van zijn technologieën een beter leven en een betere wereld voor zijn klanten. Voor meer informatie over Panasonic: http://www.panasonic.com/global

Over Panasonic Industry Europe

Panasonic Industry Europe GmbH is onderdeel van de wereldwijde Panasonic Group en levert automotive en industriële producten en diensten in Europe. Als partner van de industriële sector onderzoekt, ontwikkelt, produceert en levert Panasonic technologieën die helpen om het motto “A Better Life, A Better World” waar te maken. Het portfolio van het bedrijf omvat zowel essentiële elektronische componenten, apparatuur en modules als ook complete oplossingen en productieapparatuur voor productielijnen in een breed scala van industrieën. Meer over Panasonic Industry Europe: http://industry.panasonic.eu

 

One Response to Veel vermogen op een klein oppervlak: heterojunction-technologie voor meer rendement uit zonne-energie

  • Hardstikke mooi natuurlijk, van 20 naar 24 procent rendement! Zonneboilers halen echter al jarenlang 50% tot 60% rendement voor warmte (wat toch zo’n 68% van onze energiebehoefte voorziet).

Geef een reactie

Adverteren?

Wilt u op deze website adverteren neem dan contact met ons op voor de mogelijkheden.

Meld u aan voor onze wekelijkse nieuwsbrief

Bij het aanmelden gaat u akkoord met ons privacybeleid.

© Copyright Duurzaam Actueel 2019 | Website is ontwikkeld door Sabos webdesign