Branża fotowoltaiczna przechodzi rewolucję w zakresie wydajności i niezawodności, której przewodzi dwufalowy moduł fotowoltaiczny (powszechnie znany jako dwustronne moduły z podwójnym szkłem). Technologia ta zmienia oblicze techniczne i sposób zastosowania na globalnym rynku fotowoltaicznym, generując energię elektryczną poprzez absorpcję światła z obu stron komponentów i łącząc ją ze znacznymi zaletami trwałości, jakie zapewnia opakowanie szklane. Niniejszy artykuł przeprowadzi dogłębną analizę kluczowych cech, praktycznej wartości użytkowej, a także możliwości i wyzwań, jakie pojawią się w przyszłości przed dwustronnymi modułami z podwójnym szkłem, ukazując, jak napędzają one branżę fotowoltaiczną w kierunku wyższej wydajności, niższego kosztu za kilowatogodzinę i szerszej adaptacji do różnych scenariuszy.
Główne cechy techniczne: Podwójny skok w wydajności i niezawodności
Urok dwustronnego modułu z podwójnym szkłem tkwi w jego przełomowej wydajności wytwarzania energii. W przeciwieństwie do tradycyjnych modułów jednostronnych, jego tylna część może skutecznie wychwytywać światło odbite od podłoża (takie jak piasek, śnieg, jasne dachy lub posadzki cementowe), zapewniając znaczną dodatkową moc. W branży zjawisko to znane jest jako „wzmocnienie dwustronne”. Obecnie współczynnik wzmocnienia dwustronnego (stosunek sprawności wytwarzania energii z tyłu do sprawności wytwarzania energii z przodu) popularnych produktów sięga zazwyczaj 85% do 90%. Na przykład, w środowiskach o wysokim współczynniku odbicia, takich jak pustynie, wzmocnienie tylnej części komponentów może przynieść wzrost całkowitej mocy wytwarzania energii o 10–30%. Jednocześnie tego typu komponenty działają lepiej w warunkach niskiego nasłonecznienia (takich jak dni deszczowe lub wczesny poranek i późny wieczór), osiągając wzmocnienie mocy przekraczające 2%.
Innowacje w materiałach i konstrukcjach są kluczem do wspierania efektywnego wytwarzania energii. Zaawansowane technologie akumulatorów (takie jak N-type TOPCon) napędzają ciągły wzrost mocy komponentów, a popularne produkty weszły w zakres 670-720 W. Aby zmniejszyć straty na zacienianiu z przodu i poprawić wydajność odbioru prądu, branża wprowadziła konstrukcje bez ziarna głównego (takie jak struktura 20BB) i udoskonalone technologie druku (takie jak sitodruk stalowy). Na poziomie opakowania, podwójna struktura szklana (ze szkłem zarówno z przodu, jak i z tyłu) zapewnia wyjątkową ochronę, utrzymując tłumienie komponentu w pierwszym roku w granicach 1% i średni roczny współczynnik tłumienia poniżej 0,4%, co jest znacznie lepsze niż w przypadku tradycyjnych komponentów jednoszklanych. Aby sprostać wyzwaniu dużej wagi modułów dwuszklanych (zwłaszcza tych o dużych rozmiarach), opracowano lekkie, przezroczyste rozwiązanie z tylną ścianką, umożliwiające redukcję wagi modułów o rozmiarze 210 do mniej niż 25 kilogramów, co znacznie ułatwia instalację.
Kolejną ważną zaletą dwustronnego modułu z podwójnymi szybami jest jego adaptowalność do warunków środowiskowych. Jego solidna konstrukcja z podwójnymi szybami zapewnia doskonałą odporność na warunki atmosferyczne, skutecznie przeciwdziałając tłumieniu indukowanemu potencjałem elektrycznym (PID), silnemu promieniowaniu ultrafioletowemu, uderzeniom gradu, wysokiej wilgotności, korozji w mgle solnej i drastycznym różnicom temperatur. Budując elektrownie demonstracyjne w różnych strefach klimatycznych na całym świecie (takich jak obszary o wysokich temperaturach, silnym wietrze, wysokiej temperaturze i wysokiej wilgotności), producenci komponentów stale weryfikują ich długoterminową, stabilną pracę w ekstremalnych warunkach.
Zalety zastosowania: Wspieranie poprawy ekonomicznej projektów fotowoltaicznych
Wartość dwustronnych modułów z podwójnym szkłem przekłada się ostatecznie na opłacalność ekonomiczną całego cyklu życia projektu, zwłaszcza w konkretnych scenariuszach zastosowań:
Wielkoskalowe elektrownie naziemne: mnożnik przychodów w obszarach o wysokim współczynniku odbicia: na obszarach pustynnych, ośnieżonych lub o jasnym kolorze, zysk energii z tyłu może bezpośrednio obniżyć średni koszt energii elektrycznej (LCOE) projektu. Na przykład, w jednym z największych projektów fotowoltaicznych w Ameryce Łacińskiej – elektrowni „Cerrado Solar” o mocy 766 MW w Brazylii, zastosowanie dwustronnych modułów z podwójnym szkłem nie tylko prowadzi do znacznego wzrostu wytwarzania energii, ale również, jak się oczekuje, do redukcji emisji dwutlenku węgla o 134 000 ton rocznie. Analiza modelu ekonomicznego pokazuje, że w regionach takich jak Arabia Saudyjska, wdrożenie zaawansowanych modułów dwustronnych może obniżyć średni koszt energii elektrycznej (LCOE) o około 5% w porównaniu z technologiami tradycyjnymi, a jednocześnie obniżyć koszty bilansu systemu (BOS).
Rozproszona energia fotowoltaiczna: Wykorzystanie potencjału dachów i terenów o szczególnym charakterze: Na dachach obiektów przemysłowych i komercyjnych wysoka gęstość mocy oznacza instalację systemów o większej mocy na ograniczonej powierzchni, co obniża koszty instalacji. Obliczenia pokazują, że w przypadku dużych projektów dachowych zastosowanie wysokosprawnych modułów bifacialnych może znacznie obniżyć koszty generalnego wykonawstwa inżynieryjnego (EPC) i zwiększyć zysk netto projektu. Ponadto, w obszarach o złożonym ukształtowaniu terenu, takich jak cementownie i tereny wysokogórskie, doskonała odporność na obciążenia mechaniczne i różnice temperatur modułów z podwójnym szkłem czyni je niezawodnym wyborem. Niektórzy producenci wprowadzili już na rynek produkty i rozwiązania instalacyjne dostosowane do specyficznych warunków, takich jak tereny wysokogórskie.
Dopasowanie do nowego rynku energii: Optymalizacja przychodów z tytułu cen energii elektrycznej: Wraz ze wzrostem popularności mechanizmu cen energii elektrycznej w zależności od pory dnia, cena energii elektrycznej odpowiadająca tradycyjnemu szczytowi produkcji energii fotowoltaicznej w południe może spaść. Moduły bifacjalne, dzięki wysokiemu współczynnikowi bifacjalności i doskonałej reakcji na słabe światło, mogą wytwarzać więcej energii elektrycznej rano i wieczorem, gdy ceny energii elektrycznej są wysokie, umożliwiając lepsze dopasowanie krzywej wytwarzania energii do okresu szczytowych cen energii elektrycznej, a tym samym zwiększając ogólne przychody.
Status aplikacji: globalna penetracja i dogłębna kultywacja sceny
Mapa zastosowań dwustronnych modułów z podwójnym szkłem szybko się rozszerza na całym świecie:
Regionalne zastosowania na dużą skalę stały się powszechne: w regionach o wysokim napromieniowaniu i wysokim współczynniku odbicia, takich jak pustynia Bliskiego Wschodu, pustynia Gobi w zachodnich Chinach i Wyżyna Ameryki Łacińskiej, dwustronne moduły z podwójnym szkłem stały się preferowanym wyborem do budowy nowych, dużych elektrowni naziemnych. Jednocześnie w regionach o dużym nasłonecznieniu, takich jak Europa Północna, w pełni wykorzystuje się również wysoki współczynnik wzmocnienia, jaki zapewnia odbicie promieniowania od tyłu elementu pod śniegiem (do 25%).
Pojawiają się rozwiązania dostosowane do konkretnych scenariuszy: Branża wykazuje trend głębokiej personalizacji w zależności od konkretnych zastosowań. Na przykład, w odpowiedzi na problem piasku i pyłu w elektrowniach pustynnych, niektóre komponenty zostały zaprojektowane ze specjalnymi strukturami powierzchni, aby zmniejszyć gromadzenie się pyłu, częstotliwość czyszczenia oraz koszty eksploatacji i konserwacji. W uzupełniającym projekcie agrofotowoltaicznym, dwustronny moduł przepuszczający światło został zastosowany na dachu szklarni, aby osiągnąć synergię między wytwarzaniem energii a produkcją rolną. Do trudnych warunków morskich lub przybrzeżnych opracowano komponenty z podwójnym szkłem o wyższej odporności na korozję.
Perspektywy na przyszłość: ciągła innowacja i stawianie czoła wyzwaniom
Przyszły rozwój dwustronnych modułów z podwójnymi szybami jest pełen witalności, ale musi również stawić czoła bezpośrednim wyzwaniom:
Wydajność stale rośnie: technologie typu N, reprezentowane przez TOPCon, są obecnie głównym motorem napędowym w zwiększaniu wydajności modułów bifacjalnych. Bardziej przełomowa technologia ogniw tandemowych perowskitowo-krystalicznego krzemu wykazała potencjał wydajności konwersji przekraczający 34% w warunkach laboratoryjnych i oczekuje się, że stanie się kluczem do skoku wydajności kolejnej generacji modułów bifacjalnych. Jednocześnie, współczynnik bifacjalny przekraczający 90% dodatkowo zwiększy wkład w wytwarzanie energii po stronie odwrotnej.
Dynamiczna korekta struktury rynku: Obecny udział w rynku modułów bifacjalnych stale rośnie, ale w przyszłości może on ulec zmianom strukturalnym. Wraz z rozwojem technologii modułów jednoszybowych w zakresie redukcji masy i kontroli kosztów (takich jak procesy LECO poprawiające wodoodporność i stosowanie bardziej ekonomicznych materiałów opakowaniowych), oczekuje się wzrostu ich udziału w rynku dachów rozproszonych. Dwustronne moduły dwuszybowe będą nadal umacniać swoją dominującą pozycję w naziemnych elektrowniach, szczególnie w scenariuszach o wysokim współczynniku odbicia.
Główne wyzwania do rozwiązania:
Stosunek masy do kosztów: Wzrost masy wynikający z zastosowania podwójnej konstrukcji szklanej (około 30%) stanowi główną przeszkodę w jej szerokim zastosowaniu w dachach. Przezroczyste folie tylne mają szerokie perspektywy jako lekka alternatywa, ale ich długoterminowa (ponad 25 lat) odporność na warunki atmosferyczne, promieniowanie UV i wodoodporność wciąż wymaga potwierdzenia w oparciu o dane empiryczne z badań zewnętrznych.
Adaptowalność systemu: Popularyzacja dużych i wydajnych podzespołów wymaga jednoczesnej modernizacji sprzętu pomocniczego, takiego jak systemy wsporników i falowniki. Zwiększa to złożoność projektu systemu oraz początkowe koszty inwestycji, a także wymaga wspólnej optymalizacji w całym łańcuchu przemysłowym.
Czas publikacji: 18-06-2025