Fotovoltinių elementų pramonė išgyvena efektyvumo ir patikimumo revoliuciją, kuriai vadovauja dvibangiai dvifaziai saulės moduliai (paprastai vadinami dvifaziais dvigubo stiklo moduliais). Ši technologija keičia pasaulinės fotovoltinių elementų rinkos techninį kelią ir taikymo modelį, nes ji gamina elektrą sugerdama šviesos energiją iš abiejų komponentų pusių ir derindama ją su reikšmingais stiklo pakuotės suteikiamais patvarumo pranašumais. Šiame straipsnyje bus atlikta išsami pagrindinių dvifazių dvigubo stiklo modulių charakteristikų, praktinio pritaikymo vertės, taip pat galimybių ir iššūkių, su kuriais susidurs ateityje, analizė, atskleidžiant, kaip jie skatina fotovoltinių elementų pramonę siekti didesnio efektyvumo, mažesnės kilovatvalandės kainos ir platesnio pritaikomumo įvairiems scenarijams.
Pagrindinės techninės savybės: dvigubas efektyvumo ir patikimumo šuolis
Pagrindinis dvipusio dvigubo stiklo modulio žavesys slypi jo proveržio energijos gamybos pajėgumuose. Skirtingai nuo tradicinių vienpusių modulių, jo galinė pusė gali efektyviai užfiksuoti nuo žemės atspindėtą šviesą (pvz., smėlį, sniegą, šviesių spalvų stogus ar cementines grindis), taip užtikrindama žymiai didesnę energijos gamybą. Pramonėje tai vadinama „dvipusiu stiprinimu“. Šiuo metu pagrindinių gaminių dvipusis santykis (energijos gamybos efektyvumo gale ir priekyje santykis) paprastai siekia 85–90 %. Pavyzdžiui, didelio atspindžio aplinkoje, pavyzdžiui, dykumose, komponentų galinės pusės stiprinimas gali padidinti bendrą energijos gamybą 10–30 %. Tuo tarpu šio tipo komponentai geriau veikia esant mažam apšvitinimui (pvz., lietingomis dienomis arba ankstyvą rytą ir vėlyvą vakarą), o galios padidėjimas siekia daugiau nei 2 %.
Medžiagų ir konstrukcijų inovacijos yra raktas į efektyvios energijos gamybos palaikymą. Pažangios akumuliatorių technologijos (pvz., N tipo TOPCon) skatina komponentų galios augimą, o pagrindiniai produktai pasiekė 670–720 W diapazoną. Siekdama sumažinti priekinio šešėliavimo nuostolius ir padidinti srovės surinkimo efektyvumą, pramonė pristatė begrūdžius dizainus (pvz., 20BB struktūrą) ir patobulintas spausdinimo technologijas (pvz., plieninę šilkografiją). Kalbant apie korpusą, dvigubo stiklo konstrukcija (su stiklu priekyje ir gale) užtikrina išskirtinę apsaugą, išlaikant komponento pirmųjų metų slopinimą neviršijantį 1 %, o vidutinį metinį slopinimo rodiklį – mažesnį nei 0,4 %, o tai yra daug geriau nei tradicinių vieno stiklo komponentų. Siekiant išspręsti didelio dvigubo stiklo modulių (ypač didelių) svorio problemą, atsirado lengvas, skaidrus galinio sluoksnio sprendimas, leidžiantis sumažinti 210 dydžio modulių svorį iki mažiau nei 25 kilogramų, o tai žymiai palengvina montavimo sunkumus.
Dar vienas svarbus dvipusio dvigubo stiklo modulio privalumas yra prisitaikymas prie aplinkos sąlygų. Tvirta dvigubo stiklo konstrukcija suteikia jam puikų atsparumą oro sąlygoms, efektyviai atlaikant elektropotencialo sukeltą slopinimą (PID), stiprius ultravioletinius spindulius, krušos poveikį, didelę drėgmę, druskos purškimo koroziją ir didelius temperatūrų skirtumus. Įrengdami demonstracines elektrines skirtingose klimato zonose visame pasaulyje (pvz., didelio šalčio, stipraus vėjo, aukštos temperatūros ir didelės drėgmės zonose), komponentų gamintojai nuolat tikrina jų ilgalaikio stabilaus veikimo galimybes ekstremaliomis sąlygomis.
Pritaikymo privalumai: skatinti fotovoltinių projektų ekonominį tobulinimą
Dvipusių dvigubo stiklo modulių vertė galiausiai atsispindi ekonominiame gyvybingume per visą projekto gyvavimo ciklą, ypač konkrečiuose taikymo scenarijuose:
Didelės apimties antžeminės elektrinės: pajamų daugiklis didelio atspindžio vietovėse: dykumose, apsnigtose ar šviesaus paviršiaus vietovėse galinis pelnas gali tiesiogiai sumažinti projekto išlygintas elektros energijos sąnaudas (LCOE). Pavyzdžiui, viename didžiausių fotovoltinių projektų Lotynų Amerikoje – 766 MW „Cerrado Solar“ elektrinėje Brazilijoje, dvipusių dvigubo stiklo modulių diegimas ne tik žymiai padidina elektros energijos gamybą, bet ir tikimasi, kad kasmet sumažins anglies dioksido išmetimą 134 000 tonų. Ekonominio modelio analizė rodo, kad tokiuose regionuose kaip Saudo Arabija pažangių dvipusių modulių diegimas gali sumažinti LCOE maždaug 5 %, palyginti su tradicinėmis technologijomis, kartu sutaupant sistemos balansavimo (BOS) sąnaudas.
Paskirstyta fotovoltinė energija: išnaudojamas stogų ir specialių reljefo vietų potencialas: pramoninių ir komercinių pastatų stogams didelis energijos tankis reiškia didesnės talpos sistemų įrengimą ribotoje erdvėje, taip sumažinant įrenginio įrengimo kainą. Skaičiavimai rodo, kad didelio masto stogų projektuose didelio efektyvumo dvifazių modulių diegimas gali žymiai sumažinti inžinerinės bendrosios rangos (EPC) išlaidas ir padidinti projekto grynąjį pelną. Be to, sudėtingose vietovėse, tokiose kaip cemento aikštelės ir dideliame aukštyje, puikus dvigubo stiklo modulių atsparumas mechaninėms apkrovoms ir temperatūros skirtumams daro juos patikimu pasirinkimu. Kai kurie gamintojai jau pristatė pritaikytus gaminius ir įrengimo sprendimus specialioms aplinkoms, tokioms kaip dideliame aukštyje.
Prisitaikymas prie naujos elektros energijos rinkos: elektros energijos kainų pajamų optimizavimas: Kadangi elektros energijos kainodaros mechanizmas, pagrįstas vartojimo laiku, tampa vis populiaresnis, elektros energijos kaina, atitinkanti tradicinį fotovoltinės energijos gamybos vidurdienio piką, gali mažėti. Dvipusiai moduliai, pasižymintys dideliu dvipusio koeficientu ir puikiu gebėjimu reaguoti į silpną šviesą, gali pagaminti daugiau elektros energijos ryte ir vakare, kai elektros energijos kainos yra didelės, todėl elektros energijos gamybos kreivė geriau atitinka piko elektros energijos kainų laikotarpį ir taip padidina bendras pajamas.
Paraiškos būsena: Visuotinis įsiskverbimas ir nuodugnus scenos kultivavimas
Dvipusių dvigubo stiklo modulių pritaikymo žemėlapis visame pasaulyje sparčiai plečiasi:
Regioninis didelio masto pritaikymas tapo vyraujančiu: didelės spinduliuotės ir atspindžio regionuose, tokiuose kaip Artimųjų Rytų dykuma, Gobio dykuma vakarų Kinijoje ir Lotynų Amerikos plynaukštė, dvifaziai dvigubo stiklo moduliai tapo pageidaujamu pasirinkimu statant naujas didelio masto antžemines elektrines. Tuo tarpu snieguotuose regionuose, tokiuose kaip Šiaurės Europa, taip pat visapusiškai išnaudojama komponento atspindžio po sniego didelio stiprinimo savybė (iki 25 %).
Atsiranda individualiai pritaikyti sprendimai konkretiems scenarijams: pramonėje pastebima tendencija, kad produktai yra kruopščiai pritaikomi konkrečioms taikymo aplinkoms. Pavyzdžiui, reaguojant į dykumų elektrinių smėlio ir dulkių problemą, kai kurie komponentai buvo sukurti su specialiomis paviršiaus struktūromis, siekiant sumažinti dulkių kaupimąsi, valymo dažnumą ir eksploatavimo bei priežiūros išlaidas; papildomame agrofotovoltiniame projekte ant šiltnamio stogo naudojamas šviesą praleidžiantis dvipusis modulis, siekiant sinergijos tarp energijos gamybos ir žemės ūkio produkcijos. Atšiaurioms jūrų ar pakrančių aplinkoms buvo sukurti dvigubo stiklo komponentai, pasižymintys didesniu atsparumu korozijai.
Ateities perspektyvos: nuolatinės inovacijos ir iššūkių sprendimas
Dvipusių dvigubo stiklo modulių ateities plėtra yra kupina gyvybingumo, tačiau ji taip pat turi tiesiogiai spręsti iššūkius:
Efektyvumas toliau didėja: „TOPCon“ atstovaujamos N tipo technologijos šiuo metu yra pagrindinė jėga, didinanti dvifazių modulių efektyvumą. Labiau novatoriška perovskito / kristalinio silicio tandeminių elementų technologija laboratorijoje parodė daugiau nei 34 % konversijos efektyvumo potencialą ir tikimasi, kad ji taps raktu į naujos kartos dvifazių modulių efektyvumo šuolį. Tuo tarpu dvifazis santykis, viršijantis 90 %, dar labiau padidins energijos gamybos indėlį atvirkštinėje pusėje.
Dinamiškas rinkos modelio koregavimas: dabartinė dvipusių modulių rinkos dalis nuolat auga, tačiau ateityje ji gali susidurti su struktūriniais pokyčiais. Tobulėjant lengvų ir sąnaudų kontrolės technologijų (pvz., LECO procesų, skirtų pagerinti atsparumą vandeniui ir naudoti ekonomiškesnes pakavimo medžiagas), vieno stiklo modulių dalis paskirstytųjų stogų rinkoje turėtų padidėti. Dvipusiai dvigubo stiklo moduliai ir toliau stiprins savo dominuojančią padėtį antžeminėse elektrinėse, ypač didelio atspindžio scenarijuose.
Pagrindiniai iššūkiai, kuriuos reikia išspręsti:
Svorio ir kainos balansas: Dvigubo stiklo konstrukcijos svorio padidėjimas (apie 30 %) yra pagrindinė kliūtis plačiai taikyti ją stoguose. Skaidrūs galiniai lakštai turi daug perspektyvų kaip lengva alternatyva, tačiau jų ilgalaikis (daugiau nei 25 metų) atsparumas oro sąlygoms, UV spinduliams ir vandeniui dar turi būti patikrintas daugiau empirinių lauko tyrimų duomenų.
Sistemos pritaikomumas: Didelių ir didelės galios komponentų populiarinimas reikalauja vienu metu atnaujinti pagalbinę įrangą, pvz., laikiklių sistemas ir keitiklius, o tai padidina sistemos projektavimo sudėtingumą ir pradines investicijas, todėl reikia bendro optimizavimo visoje pramonės grandinėje.
Įrašo laikas: 2025 m. birželio 18 d.