Source: photovoltaïque
PERC: augmentation de l'efficacité et réduction des coûts
En matière de R & D, notre secteur d'activité présente deux priorités évidentes: la réduction des coûts et l'augmentation de l'efficacité.
Avec des rendements dépassant la barre des 20% +, la technologie des cellules solaires PERC présente certainement un avantage par rapport aux cellules solaires classiques au Si de type P, qui ne produisent que 18 à 19% environ.
Les gains d’efficacité de la technologie PERC se traduisent par une augmentation de la puissance de 5 à 10 W pour un module mono à 60 cellules. Outre une efficacité accrue, la technologie des cellules solaires PERC aura également un avantage de coût. Toutefois, cela nécessite l'installation d'une capacité de production de PERC suffisante et l'accélération de la production. Et oui .. les usines en Asie ont augmenté leur capacité en PERC ..
Pourquoi le PERC sera-t-il la technologie dominante des cellules solaires?
Le PERC étant compatible avec le matériel de sérigraphie existant, il est assez facile pour les fabricants d’améliorer leurs lignes de production existantes.
Un grand nombre de fabricants asiatiques, tels que JA Solar, Trina Solar, NeoSolar, Gintech, Hanwha Q Cells et Suntech, ont déjà modernisé leurs lignes de production et plusieurs autres sont en train de le faire. En outre, d’importants fournisseurs de machines de production photovoltaïque, tels que Meyer Burger et Centrotherm, participent à la fabrication d’équipements de production de cellules PERC.
Quels sont les principaux fabricants asiatiques dotés de la technologie des cellules solaires PERC?
En juillet 2015, Solarworld a annoncé qu'elle détenait actuellement la plus grande capacité de production de cellules PERC au monde. Sa capacité actuelle de fabrication de cellules atteint 800 MW.
Pour une entreprise comme Solarworld, il est logique de développer ses lignes de production à haut rendement, car elles se concentrent principalement sur les marchés du haut ASP (prix de vente moyen).
Les initiés de l’industrie se rendent compte que la réduction des coûts ne devrait pas tarder. Les fabricants asiatiques rattraperont leur retard et dépasseront cette capacité. En fait, au moment de la rédaction de ce rapport, nous voyons les principaux fabricants chinois augmenter rapidement leur capacité en PERC:
JA Solar - Cellules solaires PERCIUM
La capacité de production attendue des cellules solaires PERCIUM de JA Solar est de 350 MW en 2015, ce qui ne représente qu'une petite partie de sa capacité de vente totale attendue de 3,6 à 4,0 GW (PV-Tech).
La société a atteint une efficacité de conversion moyenne de 20,4%. JA Solar a commencé en 2014 à commercialiser ses panneaux solaires PERCIUM 60 cellules principalement sur les marchés japonais, britannique, israélien, chinois et allemand.
Suntech - Cellules solaires HYPRO
Il est bon de voir que Shunfeng, le propriétaire de la marque Suntech, investit également dans des lignes de production améliorées chez Suntech et met en œuvre la technologie des cellules solaires PERC.
La première ligne de production de modules Hypro a été mise en ligne en juillet 2015 et Suntech a commencé à fournir des modules à haute efficacité pour ses premiers projets. Les modules Suntech 60 cellules, 290 W atteignent un max. rendement de conversion de 20,5%, et son module hydroélectrique à 72 cellules produit 345W.
Trina Solar - Miel M Plus
Début 2015, Trina Solar a lancé un module solaire Poly et Mony PERC, appelé Honey Plus. Le module mono s'appelle Honey M Plus. Le Poly Honey Plus a atteint un rendement de 18,7%, le 60 cellules atteint 275W, tandis que le Honey M Plus a un rendement de conversion de 20,4%, ce qui donne un module de 60 cellules 285W (Trina).
Trina Solar déclare qu'elle propose les cellules solaires Honey Plus PERC avec des contacts frontaux à cinq barres, ce qui réduit légèrement la résistance et augmente la fiabilité. Pourquoi une cellule solaire à 5 jeux de barres serait-elle plus fiable? La raison principale en est que cela réduit l’effet des parties inactives d’une cellule solaire en cas de micro-fissures.
Jinko Solar - modules Eagle +
En mai 2015, Jinko Solar a ouvert une nouvelle usine de fabrication de cellules et de modules PERC à Penang, en Malaisie. La capacité des cellules solaires a été annoncée à 500 MW et celle des modules photovoltaïques à 450 MW (Jinko Solar). Jinko a récemment annoncé avoir fabriqué dans son laboratoire un module de 60 cellules, 306,9 W à haute efficacité, mais l'efficacité de la fabrication semble bien en deçà de cette production.
Comment la technologie des cellules PERC améliore-t-elle les performances des panneaux solaires?
Comme expliqué précédemment, les cellules solaires PERC sont conçues avec une couche supplémentaire au bas de la cellule solaire. Cette couche supplémentaire est appelée couche de passivation diélectrique.
Conception conventionnelle de cellules solaires au silicium
Conception de cellules solaires PERC
La couche de passivation diélectrique contribue à l'augmentation de l'efficacité pour trois raisons principales:
1. La couche de passivation extra-diélectrique réduit la recombinaison électronique:
La recombinaison électronique est la tendance des électrons à se recombiner et à empêcher les électrons de circuler librement dans la cellule solaire, ce qui signifie qu’elle ne peut pas atteindre son efficacité potentielle. Les électrons générés à l’arrière de la cellule solaire émetteur et contribuer à plus de courant électrique.
2 La couche de passivation extra-diélectrique augmente la capacité de la cellule solaire à capter la lumière:
La couche diélectrique réfléchit la lumière qui traverse la cellule solaire sans générer d'électrons. En réfléchissant cette lumière, les photons ont plus de possibilités de générer du courant électrique.
3 La couche de passivation extra-diélectrique réfléchit des longueurs d'onde supérieures à 1180 nm à l'extérieur de la cellule solaire, qui créeraient normalement de la chaleur:
Les plaquettes de silicium cessent d’absorber des longueurs d’onde supérieures à 1180 nm. Dans les cellules solaires normales, de telles longueurs d'onde sont facilement absorbées par la métallisation arrière et transformées en chaleur.
Comparaison cellule solaire PERC et cellule solaire standard
Comme vous le savez, la chaleur réduit l'efficacité de conversion de la cellule solaire. La couche de passivation diélectrique réfléchit les longueurs d'onde supérieures à 1180 nm de la cellule solaire et aide celle-ci à fonctionner plus efficacement en maintenant des températures plus froides.
Bilan: comment l'électricité est-elle générée par une cellule solaire?
Une cellule solaire classique au silicium cristallin (c-Si) est constituée de deux couches présentant des propriétés électriques différentes. Les deux couches s'appellent la base et l'émetteur. Le point de rencontre de la base et de l'émetteur s'appelle l'interface.
Un champ électrique est généré lorsque les deux couches se touchent - ce point est appelé l'interface. L'interface attire les électrons chargés négativement dans l'émetteur une fois parvenus à l'interface.
Lorsque la lumière pénètre dans la cellule solaire, les électrons sont libérés des atomes de silicium. Lorsque les électrons sont libérés, ils peuvent circuler librement dans la tranche de silicium. Cependant, les électrons ne contribueront au courant électrique que s'ils atteignent l'interface entre l'émetteur et la base.
Différents types de longueurs d'onde
Les longueurs d'onde plus courtes (lumière bleue) génèrent principalement des électrons près de l'avant de la cellule solaire, tandis que les plus longues longueurs d'onde (lumière rouge) génèrent des électrons à l'arrière de la cellule. Certaines des longueurs d'onde les plus longues traverseront la tranche sans générer de courant.
C’est là que la couche diélectrique à l’arrière de la cellule solaire fait la différence.
Comment la technologie des cellules PERC capture différentes longueurs d'onde
Le soleil émet de la lumière à différentes longueurs d'onde et lorsque la lumière atteint la structure de la cellule en silicium, il génère des électrons à différents niveaux de la structure de la cellule solaire.
La technologie PERC augmente la capacité de la cellule à capter des longueurs d'onde plus longues. Les longueurs d'onde les plus longues sont particulièrement présentes le matin et le soir (soleil sous un angle) ou par temps nuageux.
La lumière bleue, avec des longueurs d'ondes plus courtes, est absorbée par l'atmosphère pendant ces périodes, car elle doit parcourir un chemin plus long pour atteindre la surface de la Terre. La lumière rouge est moins facilement absorbée par l'atmosphère terrestre.
La technologie PERC présente donc de meilleurs rendements énergétiques en raison principalement de la couche diélectrique réfléchissante située à l'arrière des cellules solaires, qui aide à absorber davantage de lumière rouge, même le matin, le soir ou par temps nuageux.
