تکنولوژی PERC در پنل های خورشیدی

مقدمه

انرژی خورشیدی به عنوان یکی از مهم‌ترین منابع انرژی تجدیدپذیر در سال‌های اخیر رشد چشمگیری داشته است. با افزایش تقاضا برای انرژی پاک و کاهش هزینه‌های تولید، فناوری‌های خورشیدی به سرعت در حال پیشرفت هستند. یکی از مهم‌ترین نوآوری‌ها در این زمینه، تکنولوژی PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) است. این تکنولوژی با بهبود بازدهی و عملکرد پنل‌های خورشیدی تحول بزرگی در صنعت انرژی خورشیدی ایجاد کرده است.در این مقاله به بررسی کامل تکنولوژی PERC از جمله اصول کار، مزایا، معایب، کاربردها و آینده آن خواهیم پرداخت.

اصول کار تکنولوژی PERC

تکنولوژی PERC بر پایه سلول‌های خورشیدی سیلیکونی بلوری (Crystalline Silicon) ساخته شده است، اما با اضافه کردن یک لایه پسیواسیون (Passivation Layer) در پشت سلول عملکرد آن بهبود یافته است. این لایه معمولاً از موادی مانند اکسید آلومینیوم (Al₂O₃) یا سیلیکون نیترید (SiNₓ) ساخته میشود و نقش اصلی آن کاهش تلفات ناشی از بازترکیب الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه پشتی سلول است.

مراحل تولید سلول‌های PERC

1. تهیه ویفر سیلیکونی: مانند سلول‌های خورشیدی معمولی، فرآیند با تهیه ویفر سیلیکونی شروع میشود.
2. افزودن لایه پسیواسیون: یک لایه نازک از اکسید آلومینیوم یا سیلیکون نیترید در پشت سلول اضافه میشود.
3. ایجاد تماس‌های الکتریکی: الکترودهای جلو و عقب سلول برای جمع‌آوری جریان الکتریکی ایجاد میشوند.
4. افزودن لایه ضد بازتاب: در جلوی سلول یک لایه ضد بازتاب اضافه میشود تا جذب نور افزایش یابد.
5. برش و مونتاژ: سلول‌ها برش داده شده و در قالب پنل‌های خورشیدی مونتاژ میشوند.

مزایای تکنولوژی PERC

1. بازدهی بالاتر

یکی از مهم‌ترین مزایای تکنولوژی PERC افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی است. با کاهش تلفات ناشی از بازترکیب حامل‌های بار، بازدهی این سلول‌ها به طور قابل توجهی افزایش یافته است. بازدهی پنل‌های PERC معمولاً بین 20 تا 23 درصد است در حالی که بازدهی پنل‌های معمولی بین 15 تا 18 درصد است.

2. عملکرد بهتر در شرایط کم‌نور

پنل‌های PERC توانایی بهتری در جذب نور در شرایط کم‌نور و زوایای مختلف تابش خورشید دارند. این ویژگی باعث میشود که این پنل‌ها در مناطق با آب‌وهوای ابری یا در ساعات اولیه و پایانی روز نیز عملکرد خوبی داشته باشند.

3. کاهش تلفات حرارتی

لایه پسیواسیون در پنل‌های PERC باعث کاهش تلفات حرارتی میشود. این امر منجر به افزایش طول عمر پنل و کاهش افت عملکرد در دمای بالا میشود.

4. قابلیت استفاده در فضاهای محدود

با توجه به بازدهی بالاتر پنل‌های PERC میتوانند در فضاهای محدود انرژی بیشتری تولید کنند. این ویژگی برای پروژه‌هایی که با محدودیت فضا مواجه هستند بسیار مفید است.

5. سازگاری با فرآیندهای تولید موجود

تکنولوژی PERC میتواند با خطوط تولید موجود سلول‌های خورشیدی سیلیکونی ادغام شود که این امر باعث کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری برای تولیدکنندگان میشود.

معایب تکنولوژی PERC

1. هزینه تولید بالاتر

فرآیند تولید پنل‌های PERC پیچیده‌تر و هزینه‌برتر از پنل‌های معمولی است. این موضوع باعث میشود که قیمت این پنل‌ها نسبت به پنل‌های سنتی بالاتر باشد.

2. حساسیت به ناخالصی‌ها

پنل‌های PERC به ناخالصی‌ها و نقص‌های ساختاری حساس‌تر هستند که این امر میتواند بر عملکرد و طول عمر آن‌ها تأثیر بگذارد.

3. چالش‌های فنی در تولید

فرآیند اضافه کردن لایه پسیواسیون به سلول‌های خورشیدی نیاز به دقت و تجهیزات پیشرفته دارد که این موضوع میتواند چالش‌هایی را در خط تولید ایجاد کند.

کاربردهای پنل‌های خورشیدی PERC

1. نیروگاه‌های خورشیدی

پنل‌های PERC به دلیل بازدهی بالا و عملکرد بهتر در شرایط مختلف نوری، گزینه‌ای ایده‌آل برای استفاده در نیروگاه‌های خورشیدی بزرگ هستند.

2. سقف‌های خورشیدی

در پروژه‌های سقف‌های خورشیدی، پنل‌های PERC به دلیل بازدهی بالا و قابلیت نصب در فضاهای محدود بسیار محبوب هستند.

3. سیستم‌های خورشیدی خانگی

پنل‌های PERC برای استفاده در سیستم‌های خورشیدی خانگی نیز مناسب هستند زیرا میتوانند انرژی بیشتری را در فضای محدود تولید کنند.

4. پروژه‌های تجاری و صنعتی

در پروژه‌های تجاری و صنعتی که نیاز به تولید انرژی زیاد در فضای محدود وجود دارد پنل‌های PERC گزینه‌ای مناسب هستند.

آینده تکنولوژی PERC

با توجه به پیشرفت‌های مداوم در فناوری خورشیدی انتظار میرود که تکنولوژی PERC به‌طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار گیرد. تحقیقات در حال انجام بر روی بهبود بازدهی و کاهش هزینه‌های تولید این پنل‌ها متمرکز شده‌اند. همچنین انتظار میرود که با افزایش تقاضا برای انرژی پاک، تولید پنل‌های PERC افزایش یابد و قیمت آنها کاهش پیدا کند.

1. ادغام با فناوری‌های دیگر

پنل‌های PERC میتوانند با فناوری‌های دیگر مانند سلول‌های خورشیدی دوطرفه (Bifacial) یا سلول‌های خورشیدی چنداتصالی (Multi-Junction) ترکیب شوند تا بازدهی بیشتری داشته باشند.

2. کاهش هزینه‌ها

با پیشرفت فناوری و افزایش تولید انتظار میرود که هزینه‌های تولید پنل‌های PERC کاهش یابد و این پنل‌ها به گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه‌تر تبدیل شوند.

3. افزایش طول عمر

تحقیقات در حال انجام بر روی بهبود مواد و فرآیندهای تولید متمرکز شده‌اند تا طول عمر پنل‌های PERC را افزایش دهند و عملکرد آنها را در شرایط مختلف بهبود بخشند.

مقایسه PERC با سایر فناوری‌های خورشیدی

1. PERC vs. سلول‌های خورشیدی معمولی

پنل‌های PERC بازدهی بالاتری نسبت به سلول‌های خورشیدی معمولی دارند و عملکرد بهتری در شرایط کم‌نور از خود نشان میدهند. با این حال هزینه تولید آنها بالاتر است.

2. PERC vs. سلول‌های خورشیدی نسل جدید (مانند HJT و TOPCon)

سلول‌های نسل جدید مانند HJT (Heterojunction) و TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) بازدهی بالاتری نسبت به PERC دارند اما هزینه تولید آنها نیز به مراتب بیشتر است. PERC به دلیل تعادل خوب بین بازدهی و هزینه همچنان گزینه‌ای محبوب در بازار است.

نتیجه‌گیری

تکنولوژی PERC به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌ها در زمینه انرژی خورشیدی با بهبود بازدهی و عملکرد پنل‌های خورشیدی نقش مهمی در توسعه انرژی پاک ایفا کرده است. اگرچه هزینه تولید این پنل‌ها بالاتر است اما مزایای آنها باعث شده‌اند که به گزینه‌ای محبوب برای پروژه‌های مختلف برق خورشیدی تبدیل شوند. با پیشرفت‌های بیشتر در فناوری و کاهش هزینه‌ها انتظار میرود که پنل‌های PERC نقش مهمی در آینده انرژی خورشیدی ایفا کنند.

در نهایت تکنولوژی PERC نه تنها به عنوان یک راه‌حل کارآمد برای تولید انرژی پاک شناخته میشود بلکه به عنوان نمادی از پیشرفت‌های فناوری در جهت دستیابی به توسعه پایدار و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی نیز مطرح است.