Fonte: thesolarnerd.com
A eficiência do painel solar refere-se à quantidade de luz que um painel solar converte em eletricidade. Quanto maior a eficiência, mais eletricidade você obterá do painel para a mesma quantidade de luz. Para uma implantação na cobertura com espaço limitado, esse pode ser um recurso muito importante.
A eficiência tem aumentado constantemente ao longo dos anos, à medida que os fabricantes continuam encontrando maneiras de extrair mais eletricidade da mesma quantidade de luz solar. Mas, à medida que os limites de cada tecnologia são atingidos, cientistas e engenheiros precisam procurar em seus truques para encontrar novas maneiras de manter a eficiência crescendo.
Uma das mais recentes tecnologias que está entrando no mercado de painéis solares para consumidores são as células solares de heterojunção. Embora a Panasonic tenha essa tecnologia há alguns anos com seus painéis HIT, as patentes da tecnologia de heterojunção expiraram em 2010, e mais fabricantes estão começando a implantá-la em seus produtos.
O que é a heterojunção solar
As células solares de função hetero combinam duas tecnologias diferentes em uma célula: uma célula de silício cristalino imprensada entre duas camadas de silício amorfo de “filme fino”. Usadas em conjunto, essas tecnologias permitem que mais energia seja colhida em comparação com o uso de qualquer tecnologia sozinha.
O tipo mais comum de painéis solares é feito com silício cristalino - monocristalino ou policristalino. Os cristais de silício são transformados em blocos e depois cortados em folhas finas, geralmente usando uma serra de fio de diamante, para formar células individuais.
Um tipo menos comum de célula fotovoltaica é o filme fino, feito com uma variedade de materiais, um dos quais é o silício amorfo. Ao contrário do silício cristalino, o silício amorfo não possui uma estrutura cristalina regular. Em vez disso, os átomos de silício são ordenados aleatoriamente. Para a fabricação, isso significa que o silício amorfo pode ser depositado na superfície - um processo mais simples e mais barato que o cultivo e o corte de cristais de silício.
Por si só, o silício amorfo é menos eficiente na conversão da luz solar em eletricidade. No entanto, tem o benefício de fabricação menos dispendiosa. Esse menor custo e flexibilidade no tipo de materiais em que o silício amorfo pode ser depositado são algumas vantagens importantes.
Com células solares de heterojunção, uma pastilha de silício cristalina convencional possui silício amorfo depositado nas superfícies frontal e traseira. Isso resulta em duas camadas de película solar fina que absorvem fótons extras que, de outra forma, não seriam capturados pela bolacha de silício cristalina média.
Diagrama de uma célula de heterojunção
Como as células solares da heterojunção aumentam a eficiência
Uma célula solar é feita de um material fino que captura uma fração da luz solar que a atinge. Não é completamente opaco, no entanto. Alguma luz solar passará através da célula e outras também ricochetearão na superfície.
A tecnologia solar da heterojunção tira vantagem disso construindo um painel solar com três camadas diferentes de material fotovoltaico. A camada intermediária do silício monocristalino faz a maior parte do trabalho de transformar a luz solar em eletricidade.
Existe uma camada superior de silício amorfo de película fina que captura um pouco da luz do sol antes de atingir a camada cristalina e também capta um pouco da luz do sol que reflete nas camadas abaixo. É muito fino, muito da luz solar passa direto. Mas, mesmo assim, gera eletricidade adicional suficiente para fazer o custo adicional valer a pena.
Na parte de trás do silício cristalino há outra camada de filme fino. Captura a luz do sol que passa pelas duas primeiras camadas. Se o painel tiver um design de vidro sobre vidro com um painel traseiro transparente, essa camada traseira de filme fino adicionará uma quantidade significativa de eletricidade devido à luz solar refletida no chão.
Ao construir um painel a partir de um sanduíche de três camadas fotovoltaicas diferentes, um painel solar com heterojunção pode atingir eficiências de 21% ou mais. Isso é comparável aos painéis que usam tecnologias diferentes para obter alto desempenho.
Vantagens da heterojunção solar
As principais vantagens das células solares de heterojunção sobre as células de silício cristalino convencionais são:
Maior eficiência
Custo potencialmente mais baixo comparado a outras tecnologias usadas para melhorar o desempenho, como PERC
Coeficiente de temperatura mais baixo (melhor desempenho em altas temperaturas)
A eficiência dos painéis de heterojunção atualmente no mercado varia de 19,9% a 21,7% com os mais novos painéis HJT da REC Solar. Embora não seja a mais alta do mercado - o atual campeão são as células Maxeon oferecidas pela SunPower, que atingem até 22,7% de eficiência - é uma melhoria significativa em relação às células monocristalinas convencionais.
Além disso, as outras tecnologias usadas pelos fabricantes para alcançar eficiências muito altas podem ser mais caras. Por exemplo, as células Maxeon da SunPower utilizam um bloco grosso de cobre na parte traseira de cada célula. Embora essa abordagem ajude as células Maxeon a serem as células mais eficientes atualmente no mercado, usar tanto cobre não é barato.
Em comparação, o silício amorfo é uma tecnologia relativamente barata. Embora esse tipo de película solar não seja tão eficiente quanto o silício cristalino, ele se beneficia de uma fabricação relativamente simples. Ao exigir menos etapas de fabricação do que outras tecnologias, os painéis de heterojunção têm o potencial de serem econômicos do que outros tipos.
Finalmente, os painéis HJT podem ter uma vantagem quando se trata de desempenho de alta temperatura. Os painéis solares são menos eficazes em altas temperaturas. Esse é um fenômeno bem conhecido - na verdade, o desempenho da temperatura está listado na folha de dados de qualquer painel solar. Procure por valores do coeficiente de temperatura e classificações de potência PTC, NOCT ou CEC .
No entanto, uma vantagem do filme fino solar é que ele tem um coeficiente de temperatura melhor que o silício cristalino. Isso significa que altas temperaturas têm menos impacto sobre o filme fino que o silício monocristalino ou policristalino convencional.
Com duas camadas de silício de película fina, os painéis de heterojunção ganham uma vantagem sobre os painéis solares convencionais quando se trata de manter alto desempenho à medida que a temperatura aumenta.
