Ogniwa typu N – czy to przyszłość rynku fotowoltaicznego?

Moduły fotowoltaiczne są produkowane przy użyciu różnych technologii mających na celu zwiększenie ich mocy i sprawności. PERC, Half-Cut czy MWT to nazwy znane już sporej części osób choć trochę interesujących się fotowoltaiką. Coraz częściej słyszymy jednak o dwóch nowych określeniach – N-type i P-type. Co się pod nimi kryje i czy rzeczywiście są takimi nowościami?

P-type vs N-type – czym różnią się ogniwa?

Moduły fotowoltaiczne wykonane z krzemu krystalicznego wytwarzają prąd elektryczny poprzez stworzenie w krzemowej płytce półprzewodnikowego złącza P–N. Litery P i N odnoszą się do skrótów positive (P) oraz negative (N). W ogniwach typu P zastosowano domieszki boru, które mają o jeden elektron mniej niż krzem – w ten sposób powstają dodatnie dziury elektronowe (P). A ogniwa typu N? Wykorzystują domieszki fosforu, który ma o jeden elektron więcej niż krzem, co z kolei prowadzi do powstania ujemnych dziur elektronowych (N).

Mówiąc prościej, ogniwa N-type są zbudowane w większej części z krzemu typu N (z domieszką fosforu) i cienkiej warstwy krzemu typu P (z domieszką boru), a ogniwa P-type, zupełnie odwrotnie. W obu ogniwach obecne jest złącze P-N, jednak jest ono inaczej spolaryzowane. Technologia typu N tworzy ujemną polaryzację, a typu P – dodatnią.

Różnice w cenie

Mimo że ogniwa typu N powstały jako pierwsze, bo już w 1954 roku, przeważająca część firm fotowoltaicznych przez lata opierała produkcję swoich paneli o ogniwa typu P. Zaskoczeniem nie powinna być informacja, że głównym czynnikiem wpływającym na taki stan rzeczy była niższa cena wyrobu modułów wykorzystujących technologię P-type. Była, ponieważ różnice cenowe obecnie ulegają zatarciu.

Jak wspominaliśmy, ogniwa N-type zawierają więcej domieszek fosforu. Ponieważ mają one właściwości wybuchowe, proces produkcji tych komponentów musi być o wiele dokładniejszy. Zabezpieczenia i testy oczywiście kosztują, co przez lata odbijało się na ogólnej cenie ogniw N-type. Jeszcze kilka lat temu różnica względem ogniw P-type sięgała nawet 5-ciu centów, jednak teraz zmalała do poziomu 2-3 eurocentów. Wraz z rosnącą popularnością technologii, koszty zapewne wyrównają się jeszcze bardziej.

Różnice w sprawności

Co, oprócz malejących kosztów produkcji, przemawia za ogniwami typu N? Ich główną przewagą jest sprawność. W przypadku ogniw P-type już uzyskaliśmy jej maksymalną wysokość, czyli 24,5%. Ogniwa typu N mają zdecydowanie większy potencjał w tym zakresie, a eksperci oczekują, że możemy doczekać się wyników sięgających nawet 28,7%.

Oprócz tego, ogniwa N-type mają lepszy współczynnik temperaturowy, co przekłada się na wyższą produkcję energii podczas upalnych dni. Cechują się także większą odpornością na degradację LID (ang. light-induced degradation), czyli utratę wydajności w wyniku ekspozycji na światło słoneczne. LID powstaje najczęściej, gdy w płytkach krzemowych tworzą się związki boru i tlenu, a że ogniwa typu N zawierają mniej boru, są o wiele mniej narażone na występowanie tego zjawiska. Dzięki temu gwarancja na ich wydajność może być dłuższa niż w przypadku ogniw typu P.

Warto wspomnieć, że na rynku dostępne są również nowoczesne moduły P-type, w których bor został zastąpiony innym pierwiastkiem – galem. Gal, podobnie jak bor, ma o jeden elektron mniej niż krzem, dzięki czemu dodanie go do krzemu umożliwia wytworzenie pola elektrycznego. Zastosowanie galu ma jedną kluczową zaletę w ogniwie typu P – nie dochodzi wtedy do reakcji na linii bor-tlen, która jest odpowiedzialna za wspomnianą degradację LID. Dlaczego gal, pomimo swych zalet, został wprowadzony do produkcji fotowoltaiki dopiero niedawno? Ponieważ przez długi czas proces łączenia krzemu i galu był opatentowany. Prawa patentowe wygasły w maju 2020 roku, a branża szybko przestawiła się na wykorzystanie tego pierwiastka – już w 2021 roku aż 80% produkowanych paneli słonecznych typu P bazowało właśnie na galu.

Ogniwa typu P i N – co w przyszłości?

Jeszcze w 2018 r. panele fotowoltaiczne wykorzystujące ogniwa typu N były niszowe i oferowała je tylko mała liczba producentów, takich jak Sanyo, SunPower, Yingli Green czy LG Electronics. W latach 2018-2019 dołączyły do nich kolejne firmy m.in. Jolywood, Hevel, REC Group i Linyang. Prawdziwa zmiana nastąpiła jednak między 2020 a 2022 r., kiedy to liderzy rynku fotowoltaicznego zaczęli przestawiać swoje modele produkcyjne z typu P na N. Decyzje takich gigantów, jak Jinko, LONGi, JA Solar i Trina Solar sprawiły, że przejście całego rynku fotowoltaicznego z technologii P-type na N-type stało się tylko kwestią czasu.

Wszystkie scenariusze rozwoju branży przewidują, że pod koniec 2030 roku ogniwa typu N powinny stać się standardem. W 2023 r. jesteśmy świadkami kolejnego dużego kroku na tej drodze, gdyż na produkcję N-type postawili także dwaj najwięksi producenci ogniw fotowoltaicznych – Tongwei i Aiko – którzy zaopatrują w te komponenty znaczną część firm wytwarzających gotowe panele PV.

N-type czy P-type – co wybrać?

Zarówno moduły typu N, jak i P są wysoce wydajne i będą generować uzyski zapewniające Twojemu gospodarstwu długoterminowe oszczędności. Warto także pamiętać, że typ zastosowanych ogniw to tylko jeden z parametrów, na jakie powinieneś zwrócić uwagę podczas wyboru paneli fotowoltaicznych. Ważne są także m.in. takie czynniki jak współczynnik temperaturowy, roczny spadek mocy czy dodatkowe technologie stosowane podczas produkcji modułów (np. Half Cut, MWT).

Ogniwa P-type przez długie lata oferowały najwyższą sprawność na rynku i były opcją wspieraną przez wszystkich czołowych wytwórców. Technologia jednak nieustannie się rozwija, a producenci paneli fotowoltaicznych dążą do osiągnięcia jak najwyższej jakości swoich produktów przy jednoczesnym ograniczaniu kosztów. Skupienie się na ogniwach typu N jest tego kolejnym przejawem.

Moduły N-type w ofercie Columbus

W asortymencie Columbus znajdują moduły N-type od firm AIKO i Jinko Solar. Monokrystaliczne moduły Half Cut Jinko o mocy 470 Wp i panele Full Black AIKO o mocy 445 Wp wyróżniają się m.in. wysoką sprawnością (21,78% dla 470 Wp i 22,8% dla 445 Wp), niskim współczynnikiem temperaturowym i wysoką odpornością LID.

Zastanawiasz się, któy model będzie dla Ciebie najodpowiedniejszy? Skontaktuj się z nami, a doradzimy przy wyborze odpowiedniego rozwiązania i dobierzemy moc instalacji fotowoltaicznej do Twoich indywidualnych potrzeb.