Вчені вже довели: нове покриття зробить сонячні панелі дешевшими та надійнішими

Група дослідників під керівництвом Національного інституту сонячної енергії Франції (INES) — підрозділу Комісії з атомної та альтернативної енергетики Франції (CEA) — досліджувала надійність гетероперехідних сонячних панелей в умовах високої температури та вологості і знайшла спосіб підвищити їхню надійність. Їхню роботу описано в статті, опублікованій у журналі Solar Energy Materials and Solar Cells.

Вчені перевірили панелі в рамках тесту DH, коли фотоелектричний модуль поміщається в контрольовану камеру з температурою 85 °C і вологістю 85% на термін не менше 1000 годин. Вчені дійшли висновку, що нанесення тонкого шару оксиду індію та олова (шари ITO) в поєднанні із захисним шаром з нітриду кремнію (SiNx) допомагає підтримувати високий рівень надійності сонячних панелей.

До речі, нещодавно з'явилася нова технологія, що підвищує потужність сонячних панелей на 35%. В її основі лежить маніпулювання сегнетоелектричними доменами за допомогою поляризації змінного струму.

"Для нашого тестування ми використовували різні структури комірок з різною товщиною ITO та різними покривними шарами. Дослідження проводилося в масштабі модуля, а не лише в масштабі комірки, і показало, що зменшення товщини ITO прискорює механізми деградації, спричинені натрієм та вологою," — розповіла PV Magazine авторка дослідження Люсі Піро-Берсон.

Судячи з результатів, скорочення споживання індію, яке необхідне для гетероперехідної технології, може бути ускладнене. Однак деякі поверхневі шари з SiNX або оксинітриду кремнію (SiOyNz) забезпечують захист від деградації, спричиненої натрієм, і їх можна використовувати в поєднанні з ITO.

Вчені в експерименті використовували комірки на основі пластин M2 n-типу товщиною 160 мкм. Вони протестували три різні шари ITO завтовшки 15 нм, 30 нм і 100 нм, а також різні діелектричні покриття SiO X і SiN X, які були додані поверх тонких шарів ITO. Шари TCO були нанесені за допомогою обладнання для плазмово-посиленого хімічного осадження з парової фази (PECVD), наданого швейцарською компанією Meyer Burger.

Фотоелектричні комірки були інкапсульовані за допомогою термопластичного поліолефіну в модулях типу скло-скло і скло-задній лист. Модулі були ламіновані за 160 °C з часом ламінування 18 хв.

В екстремальних умовах тесту модулі скло-скло виявилися особливо сприйнятливими до деградації через вологу по краях, тоді як для панелей скло-задній лист основне проникнення вологи було виявлено із заднього боку. Крім того, вчені виявили, що в панелях скло-скло іони натрію поступово вивільняються вздовж скла по обидва боки, тоді як у модулях скло-задній лист вони вивільняються тільки з переднього боку.

"Загалом, проникнення вологи більше в модулі зі скляним заднім листом, ніж у модулі з подвійним склом через проникнення через шар заднього листа. Це більше проникнення вологи призводить до більшого вилуговування скла і деградації, спричиненої вологою, а також до більшої деградації, спричиненої натрієм, у модулях зі скляним заднім листом", — пояснили вчені.

Виявили також, що шари, які покривають панелі спереду, забезпечують захист від деградації, спричиненої натрієм, і сильно знижують втрати струму. Однак лазерне різання цих поверхонь може призвести до дефектів на краях елементів, тому метод потребує додаткової оптимізації. До того ж, передні шари не знижують втрати модулів, а навіть збільшують їх.

"Нарешті, ми пропонуємо спосіб зниження вмісту індію на 85% при збереженні продуктивності і довговічності гетероперехідних модулів", — підсумували вони.

Індій — це рідкоземельний напівпровідник, який коштує дорого. Якщо використовувати менше цього матеріалу, то собівартість сонячної панелі має знизитися.

Раніше повідомляли про новий модуль, який підвищує ефективність сонячних панелей. Він спрощує і підвищує ефективність виробництва, зберігання, розподілу і споживання енергії з будь-якого джерела, при цьому має маленькі розміри.