Кристаллический кремний против тонкой плёнки в высоких широтах
Аккумулятор FIAMM 12 FGL 80
Анализ, проводившийся в течение четырёх лет на испытательном полигоне в восточной Польше, показал, что кристаллические солнечные панели в высоких широтах работают эффективнее, чем тонкоплёночные. В ходе испытаний была выявлена выраженная сезонная изменчивость для всех технологий: тонкоплёночные модули демонстрировали заметно более низкий коэффициент мощности, чем кристаллические кремниевые, особенно зимой.
Исследователи из Люблинского технологического университета в Польше и Университета Хаэна в Испании сравнили производительность солнечных панелей из кристаллического кремния (c-Si) с производительностью тонкоплёночных модулей на основе теллурида кадмия (CdTe), аморфного кремния (a-Si) и селенида меди, индия, галлия и селена (CIGS) на испытательном полигоне в восточной Польше за четыре года и обнаружили, что технологии на основе c-Si превосходят тонкоплёночные аналоги как по мощности, так и по надёжности.
«Все системы были оценены в соответствии со стандартом IEC 61724-1:2021 с подробным мониторингом выработки энергии, потерь, эффективности и снижения производительности с течением времени», — рассказал ведущий автор исследования Славомир Гулковски журналу PV. «Наше исследование представляет собой одну из первых долгосрочных оценок эффективности фотоэлектрических систем в условиях умеренно холодного климата Восточной Европы».
Анализ охватывал систему a-Si мощностью 3,42 кВт, матрицу c-Si мощностью 21,25 кВт, систему CdTe мощностью 3,3 кВт и установку CIGS мощностью 3,2 кВт. Все системы, расположенные в Бордзилувке, восточная Польша, подвергались мониторингу с 2018 по 2021 год. “Ни экспериментальная кампания, ни последующая обработка данных не включали специальных методологических инноваций”, - отметили исследователи. “Новизна исследования заключается в его специфическом для контекста вкладе”.
Тесты выявили выраженную сезонную изменчивость во всех технологиях. У тонкоплёночных модулей коэффициент мощности был заметно ниже, чем у кремниевых, особенно зимой.
Результаты показали, что c-Si демонстрирует наилучшую общую производительность, вырабатывая примерно 1050–1150 кВт·ч на кВт в год. За ним следует CIGS, в то время как a-Si и особенно CdTe показали «значительно худшие» результаты. Годовые потери производительности у c-Si были минимальными и составляли около –0,7 % в год, но у CdTe они достигали чрезвычайно высоких значений — –15 % в год. Это связано с конструктивными особенностями первого поколения, а не с климатическими условиями.
Сезонный анализ показал значительные потери в зимний период из-за снежного покрова и низкой интенсивности излучения. Однако регулярные осадки эффективно предотвращали загрязнение. Кроме того, исследователи заметили, что модули на основе CdTe демонстрируют «значительное снижение производительности, которое со временем усугубляется, что указывает на существенную нестабильность материала».
Исследование выявило три ключевых момента: модули из кристаллического кремния остаются самым надёжным выбором для регионов с высокими широтами; тонкоплёночные модули требуют повышения стабильности для обеспечения долговечности; а непрерывный мониторинг на месте необходим для реалистичной оценки потерь производительности и принятия обоснованных инвестиционных решений.
Результаты четырёхлетнего тестирования были представлены в статье «Исследование долгосрочной эксплуатации и темпов снижения производительности различных фотоэлектрических систем
«Технологии в восточной Польше», недавно опубликованная в Renewable Energy.
«Несмотря на то, что выборка была небольшой, это новаторское исследование предоставляет уникальные эмпирические данные для Польши и аналогичных регионов с холодным климатом, которые подтверждают возможность устойчивого развития фотоэлектрических систем в Восточной Европе, Центральной Азии и на севере Северной Америки», — Гульковски заключил.