На ринок виходить нове покоління гнучких, легких сонячних модулів. Технологія зворотного контакту забезпечує гнучкість та міцність конструкції, тому нова продукція може зайняти цей непростий сегмент ринку.
Твердження про те, що "не всі дахи або інші поверхні підходять для традиційних скляних сонячних модулів", так само старе, як і сучасна сонячна індустрія. Пропонована продукція включає широкий діапазон модулів різних розмірів і габаритів; полегшених версій для дахів, які не здатні витримувати вагу скла; з можливістю "монтажу на клей" (без порушення поверхні даху); і навіть здатних повторювати контури даху - вигнуті або гнучкі модулі.
Логіка гранично ясна: “для досягнення швидкої та широкомасштабної декарбонізації необхідно встановити якнайбільше сонячних батарей на всіх доступних поверхнях”. Один із прикладів - це бум встановлення сонячних батарей на балконах у Європі, після того, як країни ЄС зіткнулися з енергетичною кризою, спричиненою російським військовим вторгненням в Україну.
Приблизно десять років тому з'явилися перші розробки, які намагалися вирішити проблему гнучкості та легкого застосування - тонкоплівкова сонячна технологія на основі селеніду меді-індія-галію (CIGS). Такі компанії, як Global Solar та MiaSolé, прагнули представити гнучкі модулі, які могли б забезпечити відносно високу ефективність перетворення – 10,6% та 14,3% відповідно – у гнучкому форматі.
Проте обидві компанії не витримали конкуренції і були фактично закриті після того, як їх у 2013 році придбала компанія Hanergy, акції якої згодом не торгувалися на Гонконзькій біржі протягом трьох років, після чого компанія відкликала акції та стала приватною.
Наступне покоління модулів.
Що змінилося за десять років? На виставці Solarex у Стамбулі Sunport Power, китайський виробник металевих прохідних модулів (MWT), продемонстрував модуль – легкий, гнучкий S-Flex, який може досягати 21,8% ефективності потужністю від 365 Вт до 385 Вт.
"У Туреччині гнучкі модулі з'явилися зовсім недавно, тому реакція на продукцію була дуже позитивною", - розповідає директор з маркетингу Sunport Катріна Сю відвідувачам виставки. "У березні ми відвідали виставку Solar Solutions, яка викликала великий інтерес, тому що в Європі ринок добре розвивається. У Німеччині, наприклад, багато хто встановлює модулі на балконах".
Цього року Sunport вийшла на міжнародний ринок після більш як двох років ізоляції через пандемію Covid-19. "Ми не могли виїжджати за межі Китаю", - каже Сюй. "Новий продукт потрібно безпосередньо показувати клієнтам, але протягом майже трьох років це було неможливо".
Технологія MWT, використовувана в S-Flex, є клітинкою зі зворотним контактом, в якій просвердлені лазером отвори, або візири, формуються в пластині, дозволяючи передній металізації проникати через отвір на задню сторону. Сама комірка в даному випадку є пристроєм PERC (пасивований задній контакт емітера). Осередки укладені в легкий, але міцний полімерний матеріал - "2D-інкапсуляція" мовою компанії - в результаті вийшов модуль вагою 5,7 кг, здатний витримувати максимальний радіус вигину 0,3 м.
Як технологія зворотного контакту, MWT відмовляється від традиційного шинного з'єднання елементів і використовує натомість мідну металізацію лицьової сторони та провідну підкладку. "Це робить технологію, що особливо добре підходить для гнучкої інкапсуляції", - говорить Сюй. "Якщо зробити стрічку на сонячному елементі, то при вигині модуля в місці зварювання виникає механічна напруга, яка призведе до мікротріщин. А конструкція без збірних шин зменшує площу затінення модуля, підвищуючи ефективність перетворення модуля. У нас просто є мідна провідна підкладка. Тому у нас немає напруги при зварюванні. І якщо її зігнути, у нас не буде проблем, то не буде такої проблеми, як із модулем збірної шини".
З'єднання МВТ із гнучкою оболонкою здається витонченим трюком. Першопроходець Suntech Чженгрон Ши вважає, що це саме так, зазначаючи, що "оскільки виступи знаходяться на одній поверхні, то не потрібно враховувати вигину". З 2018 року Ши просуває легкі модулі без скла під брендом Sunman Energy.
Не дивно, що обидві компанії обирали той самий курс: генеральний директор Sunport Фенмін Чжан - колишній головний науковий співробітник Suntech, і Чжан, і Ши - випускники Університету Нового Південного Уельсу. Ши каже, що Sunman поставила 200 МВт легких модулів із кристалічного кремнію у 2022 році і планує цього року "як мінімум подвоїти цей показник".
Що стосується обсягів поставок, у Sunport більш масштабні амбіції; Цього року компанія планує продати від 300 МВт до 1 ГВт модулів S-Flex. "Найважливішим ринком для нас є Європа, але ми також розглядаємо Бразилію, Японію та Австралію", - каже Сюй із Sunport.
Переваги зворотного контакту.
Струмопровідна підкладка дає додаткові переваги. Компанія Endurans, постачальник матеріалів, пропонує провідні підкладки, в основному, європейським та північноамериканським виробникам модулів. Лоренс Теуніссен, комерційний директор з цього матеріалу, порівнює його з друкованими платами, оскільки матеріал проводить електрони "відповідно до розташування осередків у модулі". За його словами, крім гнучких модулів, ця функціональність забезпечує "гнучкість" для виробників модулів.
"Ще один спосіб поглянути на гнучкість - і це ще одна велика перевага використання підкладок, що проводять, - це використання гнучкості при компонуванні електричної схеми", - пояснює він. "Як правило, традиційні модулі включають пару рядків всередині модуля - матричне компонування - так що це не занадто складно".
"На відміну від цього", - говорить Теунісен, - "виробники модулів можуть запропонувати компанії Endurans конфігурацію осередків, і матеріал підкладки може бути розроблений відповідним чином". Це особливо корисно для нових програм у фотоелектричній енергетиці, таких як інтеграція фотоелектричних елементів у транспортні засоби”.
Endurans спільно працювала зі стартапом Lightyear над розробкою сонячного автомобіля Lightyear 0. І, незважаючи на те, що команда зазнала невдачі у своїй спробі вивести на ринок електромобіль високого класу, "вони досягли дійсно гарного прогресу, особливо в галузі сонячних батарей", - зазначає Теунісен. . Lightyear змогла розробити вигнуті модулі, які відповідали аеродинаміці та естетиці автомобіля. Намагаючись вмістити якнайбільше активної фотоелектричної площі в обмежений простір, "осередки вирівняні не матричним, а нелінійним способом, який плавно повторює форму автомобіля".
У своїй конструкції Lightyear використовував осередки з переривчастим зворотним контактом (IBC), а не MWT, але і ті, й інші обслуговуються задніми панелями, що проводять. За визнанням компанії Endurans, матеріал має більшу вартість, але це компенсується створенням додаткових переваг.
"Для виробників модулів ми маємо чітку вказівку на те, що економічне обґрунтування може бути навіть більш привабливим, ніж для стандартних модулів", - зазначає Теуніссен. "Це пов'язано з вищими витратами, але ціни на кінцевому ринку можуть бути вищими". Директор Endurans додає, що продовжуються зусилля щодо зниження вартості матеріалів, включаючи заміну міді у підкладці на алюміній.
Запитання залишаються.
Незважаючи на обіцянку відкрити ширший спектр поверхонь для фотоелектричних елементів завдяки новим форматам модулів та технології зворотного контакту, ця область залишається нішевою. "Причина, через яку сонячна енергетика добре працює, полягає в тому, що це стандартизований продукт з досить хорошим терміном служби за умови правильної установки", - каже Дженні Чейз, керівник відділу сонячної енергетики у Швейцарії у BloombergNEF, компанії зі збирання бізнес-даних. "Саме це зробить найбільший внесок у боротьбу зі зміною клімату".
Чейз, однак, визнає, що інтегровані в автомобіль фотоелектричні батареї можуть "забезпечити власнику автомобіля психологічну впевненість. Знання того, що сонячна батарея заряджатиме акумулятор, коли я йду в магазин, може дати мені спокій".
З додатків, які можуть бути вирішені за допомогою гнучких, легких сонячних батарей, балконні сонячні батареї є "найкращим рішенням, тому що на них є певний попит". Простота установки також є цінністю для галузі, оскільки в Європі відзначається нестача фахівців із встановлення. Для Sunport той факт, що S-Flex може бути встановлений на дахах, де використовують листовий метал, без пошкодження даху, є величезним плюсом. "Цей продукт підходить для приміщень із металевими дахами", - каже директор з маркетингу Сюй. "Якщо ви використовуєте наш гнучкий модуль, ви можете просто взяти клей і приклеїти його. Вам не доведеться свердлити в даху отвори, через які згодом може потрапити вода".
За словами Сюя, економія на компонентах балансу системи (BOS) та робочої сили також компенсує вищу ціну. "Якщо подивитися на всі витрати на BOS, включаючи монтажні системи зі звичайними модулями та людські ресурси для встановлення, то вартість буде порівнянна. Ми використовуємо тільки клей, тому загальна вартість BOS нижча".
Немає сумнівів, що технологія зворотного контакту в різних форматах знаходиться у "дорожній карті" багатьох виробників модулів. Сама компанія Sunport планувала представити наступне покоління моделей на виставці SNEC у Шанхаї минулого місяця.
"Це ще одна технологія зворотного контакту", – каже Сюй. "Технологія, на поверхні якої немає отворів, ні стрічок. Це естетика високого рівня".