Dwustronne moduły fotowoltaiczne (PV) reagują na światło nie tylko z przedniej strony, lecz także ze strony tylnej. Dzięki dwustronnym modułom PV zwiększamy wydajność konwersji energii o około 10 do 20%. TNO – Holenderska Organizacja Zastosowań Nauki – opracowuje wiedzę i technologię dla dwustronnych modułów PV oraz kompletny model modułu, który przewiduje wydajność energetyczną.
Dwustronne moduły PV mogą znacznie obniżyć koszty energii elektrycznej. Instalacje fotowoltaiczne wyposażone w bifacjale wytwarzają taką samą ilość energii elektrycznej na mniejszej powierzchni np. dachu. Ponadto na tym samym obszarze podstawowym potrzebna jest mniejsza liczba modułów fotowoltaicznych i komponentów systemu, dzięki czemu pozostaje miejsce na inną infrastrukturę.
Zastosowania dwustronnych paneli słonecznych
Podobnie jak klasyczne moduły jednostronne (z nieprzezroczystą powierzchnią tylną) dwustronny moduł PV zazwyczaj składa się z 60 lub 72 ogniw słonecznych. Ogniwa w modułach PV typu „bi” mają jednak prawie identyczną metalową siatkę z przodu i z tyłu (elektrody), a ponad 95% powierzchni obu stron jest zagospodarowane do konwersji promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Tak więc dodatkowo zagospodarowują część promieniowania odbitego od podłoża.
Dwustronne moduły PV są instalowane w standardowych elektrowniach fotowoltaicznych, a także w rozwijających się segmentach rynku. Fotowoltaika zintegrowana z infrastrukturą – ekrany akustyczne, pływające generatory PV na otwartych wodach lub w połączonych gospodarstwach wodnych i akwakultury, agrowoltaika, elewacje budynków – to przykłady zastosowań, w których dwustronne moduły PV sprawdzają się doskonale.
Innym zastosowaniem jest połączenie z systemami śledzenia energii słonecznej, w których można wirtualnie zsumować dodatkową wydajność systemu śledzenia energii słonecznej i modułów „bi”. Ta ostatnia opcja daje również wiele możliwości różnicowania nasłonecznienia pod i pomiędzy modułami. To idealny system dla rolnictwa, ochrony przyrody i innych zastosowań.
Wyższa wydajność energetyczna dzięki dwustronnym modułom PV
TNO projektuje i opracowuje moduły dwustronne, które spełniają określone wymagania, na przykład poprzez zmniejszenie ilości srebra potrzebnej do jego budowy w celu optymalizacji kosztów, a także poprawę wydajności modułu w warunkach ograniczonego oświetlenia. TNO pracuje również nad zastosowaniem materiałów lepiej zagospodarowujących światło. Ponadto poszukuje rozwiązań pozycjonowania ogniw i diod bocznikujących, tak aby uwzględnić zwiększone zacienienie przy zastosowaniu solidnych ram, np. w przypadku ekranów akustycznych.
W TNO opracowano również nowy dwustronny moduł PV z białą warstwą wokół ogniw. Te białe warstwy powodują generowanie o 5% więcej energii w porównaniu z częściowo przezroczystymi modułami dwustronnymi, w których ogniwa otacza tylko przezroczyste szkło i warstwy kapsułkujące. Wydajność białych modułów dwustronnych w porównaniu z modułami jednostronnymi zależy od lokalizacji instalacji i może być o około 10 do 20% wyższa.
Przewidywanie wydajności energetycznej za pomocą BIGEYE
TNO opracowało model symulacyjny BIGEYE w celu dokładnego przewidywania wydajności energetycznej dla obu stron systemu fotowoltaicznego z modułami dwustronnymi dla obu stron generatora PV. Jest to bardzo zaawansowany, najbardziej kompletny model symulacyjny dla tego typu systemu PV. Dzięki BIGEYE można symulować produkcję energii elektrycznej systemów fotowoltaicznych, w których zastosowano moduły dwustronne w dowolnej konfiguracji i w dowolnej lokalizacji. Na podstawie danych meteorologicznych i środowiskowych oblicza się godzinową, dzienną, miesięczną lub roczną produkcję energii elektrycznej.
Dla instalatorów fotowoltaiki, deweloperów projektów i właścicieli systemów posiadanie precyzyjnego profilu wytwarzania energii jest bardzo cenne. Pozwala im to na zapewnienie optymalnych połączeń z lokalną, krajową i globalną siecią elektroenergetyczną. Ponadto BIGEYE pomaga projektować systemy fotowoltaiczne w taki sposób, aby wytwarzanie energii lepiej odpowiadało codziennym potrzebom. Przykładowo poprzez zwiększenie wytwarzania energii rano lub po południu.
Wiedza i technologia
Eksperci TNO pracują nad różnymi koncepcjami nowych ogniw w celu zwiększenia wydajności i jednoczesnego obniżenia kosztów produkcji. Jedną z opracowanych przez TNO koncepcji ogniw dwustronnych jest przemysłowa wersja tzw. ogniwa słonecznego TOPCon. Ogniwo to ma z tyłu specjalne warstwy pośrednie, składające się z bardzo cienkiej warstwy tlenku metalu i polikrzemu. Taka struktura przeciwdziała stratom energetycznym na powierzchni ogniwa. Koncepcję takiego ogniwa opracowano we współpracy z Temppress Systems, m.in. w ramach projektu grantowego TKI Urban Energy oraz w kilku projektach komercyjnych. Technologia ta została już przyjęta przez przemysł, a wydajność ogniw w produkcji osiąga ponad 23%.
W jednej z najnowszych koncepcji ogniw dwustronnych warstwy pośrednie zawierają bardzo cienkie tlenki metali. Te warstwy kontaktowe mogą być nakładane po obu stronach ogniwa i mają taką samą jakość jak warstwy w ogniwie TOPCon, ale są znacznie bardziej przezroczyste. Taka konstrukcja pozwala na optymalne wnikanie światła słonecznego do ogniwa. Dwustronną wydajność ogniwa słonecznego można zatem znacznie poprawić, podczas gdy produkcja jest potencjalnie prostsza, a przez to tańsza. Ta koncepcja jest wciąż rozwijana we współpracy z Solmates, Levitech, Eindhoven University of Technology i Delft University of Technology. Oczekujemy, że dzięki tej technologii niedrogie ogniwa słoneczne będą mogły być produkowane z wydajnością przekraczającą 25%.
Oprac.: Mirosław Grabania
Źródło: TNO
Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
 moduły fotowoltaiczne: więcej energii i więcej zastosowań){kind=link}