Передові технології виробництва сонячних фотомодулів 

1. PERC - Пасивована емітерна задня клітинка

2. Bifacial - двосторонні фотоелементи 

3. Multi Busbar - багатоканальні струмознімні доріжки

4. Half Cell - використання напівзрізаних комірок

5. Dual Glass -  безрамочне подвійне скло

6. Shingled Cells - перекриваються клітини

7. IBC - міжпальцеві назад контактні клітини

8. HJT - осередки гетеропереходу

PERC технологія

Протягом останніх двох років, PERC-фотоелементи стали більш преміальними модулями. вони застосовуються як у моно так і у полікристалічних модулях. Суть PERC технології полягає у наявності додаткового шару пасивізації діелектрика. Це сприяє більшому поглинанню сонячного випромінання, а також відбиванню хвиль, довжиною  1180 нм, які розсіюють енергію у вигляді тепла.

Відразу за PERC технологією було розроблено дещо модернізованішу технологію (PERT). Концепцію PERC фотоелементу винайшли у австралійському дослідницькому центрі ефективності фотомодулів директором Мартіном Гріном.

Компанія Q-Cell була однією з перших, хто використав конепцію PERC у своїх полікристалічних панелях. Технологія PERC доступна на ринку вже понад 2 роки та за цей час швидко розвивається. Прогнозується, що моно PERC фотоелементи стануть найбільш ефективним та популярним видом фотоелементів протягом наступних кількох років, оскільки все більше виробників з окрема: LONGi Solar, Trina Solar, Jinko, JA solar Q-Cell і Winaico почали  використовувати дану технологію у своїх товарах.

Чому монокристалічні фотомодулі є більш ефективними 

Краща якість монокристалічного кремнію обумовлена рівномірною кристалічною структурою завдяки технологічному виготовлення методом Чохральського. Для порівняння, полікристалічні фотомодулі, яким притаманно виражені кристалічні структури, можуть створювати шунти в кристалі. Це, у свою чергу, зменшує ККД модуля та робить такий фотоелемент більш чутливим до температурних перепадів. За рахунок появи внутрішньої механічної напруженості, фотоелемент менш стійкий до мікротріщин.

Монокристалічні фотоелементи мають більш темний колір, як правило, зі зрізаними краями. Полікристалом присутній більш блакитний колір. фотоелементи квадратної форми з невеликим текстурованим рисунком.

                                             Мульти-струмознімні доріжки

Струмознімні доріжки являють собою тонкі провідні шини, з використанням яких знімається електроенергія від з фотоелементу. Оскільки фотоелементи стали більш ефективними, вони, у свою чергу, генерують все більше електроенергії, більшість виробників перейшли від 3 шин до 5 або 6 шин. Кілька виробників, таких як LG Solar, пішли далі, і розробили багатопровідні системи, що використовують до 12 тонких круглих струмоз’ємних шин, а не плоских шин, що використовують більшість виробників фотомодулів. Збільшення кількості струмоз’ємних шин, з одної сторони, веде до зменшення активної площі фотоелемента, а з іншої сторони це дозволяє зменшити опір провідника, що сприяє збільшенню ефективності.

Компанія LG є першоми, хто почав використовувати 12 струмоз’ємних шин (bb) округлої форми на свої фотоелементах. Додаткова більша кількість bb покращує експлуатаційні характеристики внаслідок появи мікротріщин відносно традиційних фотомодулів. А округла форма струмоведучих шин зменшує коефіцієнт відбиття фотонів.

Trina Solar віднедавна почала використовувати в своїх фотомодулях тонкі круглі шини, аргументуючи це тим, що фотоелемент менше піддається появам гарячих точок та більш стійкий до мікротріщин.

Half Cell (половичасті фотоелементи)

Відносно недавно, на світовому ринку з'явилися напівпрозорі сонячні фотоелементи з розподільною коробкою по центрі задньої частини батареї. Конструктивно, такий фотомодуль складається з двох панелей меншої потужності (50 % кожна)  з'єднаних паралельно. Таке рішення надає певних переваг, включаючи стійкість при частковому затінені.

 Компанія REC - одна із перших виробників, хто започаткував виробництво половинчастих сонячних фотомодулів. Трошки пізніше, їх стали виготовляти такі бренди, як Trina Solar, Q Cell, Canadian Solar, LONGI Solar, JA Solar, Risen та Jinko.

Компанія Q Cell пішла на крок вперед, започаткувавши виготовлення mono perc-фотоелементів за технологією Half Cell. Ця комплектація покращує ефективність, стійкість до затінень, утворення гарячих точок та зменшуючи деградацію.

Безрамні фотомодулі

Більшість безрамних панелей не містять алюмінієвої рами, яка може дещо ускладнити монтаж такого фотомодуля за рахунок необхідності спеціалізованих прорезинових елементів кріплень. Однак безрамні панелі мають суттєві переваги, це насамперед відсутність PID ефекту та набагато менша кількість затриманого бруду на краях рамки фотомодуля.

Скло скло

Багато виробників виготовляють панелі, типу скло-скло. Їх не треба плутати з біфракційними сонячними батареями. Заднє скло замінює традиційний білий пластик, створюючи свого роду скляниу сендвіч-панель. Така конструкція робить стійкою тильну сторону до УФ-випромінювання, яке негативно впливає та сприяє руйнуванню задньої частини фотомодуля, супроводжуючи розгерметизацію модуля. Гарантія на такі модулі, як правило, становить 30 років.

Сонячна панель Longi Solar, виготовлена за технологією скло-скло

Біфракційні сонячні фотомодулі

Біфракційна технологія доступна вже декілька років на ринку. Проте, протягом останнього часу, вона набуває ефективності за рахунок зменшення витрат на виготовлення монокристалічного кремнію. Біфракційні фотоелементи дозволяють поглинати випромінювання з обох сторін, збільшуючи продуктивність до 27 %, ніж традиційні монокристалічні фотоелементи. Біфракційні фотомодулі складаються з передньої та задньої прозорої скляної поверхні, задній шар дозволяє захоплювати відбите світло від поверхні землі. Тому їх біль доцільно використовувати на наземних металоконструкціях. Конструкція біфракційних фотомодулів зменшує ризик до механічних навантажень за рахунок більш щільної конструкції та PID ефектів. Гарантія на такі фотомодулі у більшості випадків становить 30 років.

Smart модулі

Доволі нова тенденція, яка інтегрується в сонячні фотомодулі - оптимізатори потужності. Оптимізатор-це невеликий пристрій, який підключається до фотомодуля або окремої групи фотомодулів. Оптимізатор потужності дозволяє збільшити загальну генерацію сонячної електростанції, шляхом відстеження точки максимальної потужності (МРРТ). Додатково, оптимізатор потужності дозволяє здійснювати контроль роботи кожного фотомодуля. Окремі моделі оптимізаторів поставляються з вбудованою системою моніторингу, яка дозволяє здійснювати аналіз роботи як цілого масиву сонячних панелей, так і окремо однієї панелі. Раніше основні виробники таких оптимізаторів, як Solar Edge та Tigo поставляли оптимізатори як окремий пристрій. Все більше і більше виробників сонячних фотомодулів поставляють панелі вже з вмонтованими оптимізаторами.

Не так давно компанія Jinco Solar представила нову лінійку сонячних фотомодулів серії Eagle MX з вмонтованими чіпами від Maxim Integrated. Ці чіпи заміняють традиційні діоди Шотки та працюють за принципом оптимізації потужності. 

Пластинчасті модулі

Нова технологія використовує тонко нарізані смужки фотоелементів отримані шляхом лазерної різки. З’єднання фотоелементів між собою здійснюється за допомогою паяльної пасти. З використанням такого методу, відпадає необхідність використання струмозємних доріжок, що в свою чергу, дозволяє максимально збільшити ефективну площу фотомодуля.

Іншою перевагою таких панелей є стійкість до часткових затінень. Одним із перших виробників, хто застосовує таку технологію - це Seraphim Solar. Віднедавна компанія Sun Power започаткувала виготовлення аналогічних фотомодулів.

IBC фотоелементи

IBC технологія (Interdigitated Back Contact / інтегрований задній контакт) запроваджує використання 30 або більше струмоз’ємних шин на задній стороні фотоелемента, на відміну від стандартних комірок, які використовують від 3 до 6 струмоз’ємних шин. IBC фотоелементи дозволяють поглинати більше сонячного випромінювання за рахунок відсутності струмоз’ємних шин на передній частині, які частково створюють затінення та відбивають частину сонячного випромінювання

Компанія Sunpower розробила та запатентувала спеціальний мідний корпус Maxeon, який розміщується на задній стороні їхніх IBC фотоелементів. З передньої сторони Maxeon пластина являє з собою дзеркальну поверхню яка одночасно виконує дві функції - збільшення коефіцієнту поглинання та відбиття спектру хвиль, які спричиняють нагрів фотомодуля. На задню частину нанесено ребра жорсткості, які надають додаткової міцності фотоелементу, що у свою чергу, зменшує утворення мікротріщин, внаслідок дії механічних навантажень.

Задня сторона фотоелементу з використанням maxeon пластини.

Перший тип сонячних фотомодулів N-типу був виготовлений ще у 1954 році компанією Bell Laboratories.

Перша у світі сонячна батарея

З часом кремній P-типу став більш домінуючим за рахунок своєї дешевизни та відносної простоти в процесі виготовлення. Дослідження показали, що при використанні кремнію P-типу накладаються певні обмеження в плані ефективності, та створюють негативні ефекти, які спричиняють деградацію кристалу зокрема LID ефект. Тому все більше і більше виробників стали застосовувати кремній N-типу у своїх сонячних батареях.

Найбільш ефективними на даний момент являються фотоелементи, виготовлені з монокремнію N-типу у поєднанні з IBC технологією. Хоч вони і є одними із найдорожчих технологій, це без сумніву є найнадійніша розробка що забезпечує найкращу якість.  Станом на 2018 рік, лише виробники SunPower та LG використовують IBC N-модулі. Обидва виробники надають 25-річну гарантію на деградацію їхніх фотомодулів на рівні 88 %.

Сонячні модулі LG Neon R з високоефективними елементами типу IBC N - до 370 Вт (60 фотоелементів)

Гетеро структури HJT Cells

Технологія HJT досліджується багатьма виробниками сонячних фотомодулів, але на даний момент, лише компанія Panasonic, Sharp та Aurora займається дослідженням та виготовленням таких фотомодулів для комерційного ринку.

В основі HJT фотоелемента покладений стандартний кристалічний кремній, з додатковими тонкими шарами плівки аморфного кремнію, утворюючи так звані «гетеропереходи». Кожний з гетеропереходів розрахований на конкретний спектр довжин хвиль сонячного випромінювання, що дозволяє максимально збільшити ККД перетворення енергії.

На відміну від стандартних фотоелементів, які використовують PN перехід, панелі HJT мають великий потенціал різко збільшити ККД, за прогнозами, до 26,5 % у поєднанні з використанням монокристалічного N-кремнію, виготовленого за технологією IBC.

Конструкція стільникових осередків Panasonic HiT (HJT) - кредитна мережа Panasonic Corporation

Компанія Panasonic розробляє Hit (HJT) фотоелементи на основі монокристалічних панелей N-типу, ефективністю 19,7 %, та відмінними показниками при високих температурах. Компанія надає гарантію, що протягом 25 років деградація їхніх HJT фотоелементів становитиме не більше, ніж 90,76 %.