Análise e mapa comparativo: qual a melhor tecnologia HJT ou TOPCon?

Foi estudada em um ciclo de vida de 25 anos em 21 países de regiões típicas, com diferentes ambientes climáticos no mundo

Com o rápido desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica do tipo P para o tipo N, a diferença na geração de energia de produtos com diferentes tecnologias de células está chamando cada vez mais a atenção.

Atualmente, as tecnologias de células convencionais são PERC, TOPCon e HJT.

Cada uma delas tem suas próprias vantagens e desvantagens, mas pesquisas comparativas sobre geração de energia ainda não oferecem uma comparação sistemática do ciclo de vida completo com base na perspectiva dos cenários de aplicação globais.

Para esse fim, foram coletados os parâmetros centrais das três tecnologias mencionadas acima.

A geração de energia das usinas em escala de serviços públicos, com esses três painéis diferentes de tecnologias de células, foi estudada em um ciclo de vida de 25 anos em 21 países de regiões típicas, com diferentes ambientes climáticos no mundo avaliadas pela Risen Energy para criar um mapa comparativo de ganhos globais de geração de energia.

1. Mapa de ganhos globais de geração de energia( HJT versus PERC/TOPCon )

Globalmente, os produtos de tecnologia HJT têm maior geração de energia, que é 4,37%-6,54% maior do que a PERC e 1,25% a 3,33% superior à TOPCon.

Seu desempenho de geração de energia é mais notável, principalmente em regiões com alta temperatura (por exemplo, Oriente Médio, Austrália e sul dos EUA).

Com  ganho 6% maior em comparação com a PERC e 3% maior em comparação com a TOPCon. Conforme mostrado na Figura 1.1.

Figura 1.1 Mapa de ganhos globais de geração de energia
Figura 1.1 Mapa de ganhos globais de geração de energia

II. Análise técnica dos módulos

Com base nas características dos módulos, a lacuna de geração de energia entre as diferentes tecnologias de células em cada região do mapa é causada principalmente por três fatores: coeficiente de temperatura, fator bifacial e degradação de energia.

Por isso que os módulos HJT podem oferecer ganhos de geração de energia mais altos e rendimento de energia mais estável para o sistema fotovoltaico, com seu coeficiente de temperatura extremamente estável, maior fator bifacial e retenção de energia mais alta.

2.1 Coeficiente de temperatura extremamente estável

Em comparação com o coeficiente de temperatura de energia de -0,35%/°C de PERC e -0,32%/°C para TOPCon, os módulos HJT têm um coeficiente de temperatura de energia mais estável, de -0,24%/°C.

O que significa que os módulos HJT oferecem degradação de energia mais baixa em comparação com os módulos PERC e TOPCon.

À medida que a temperatura de funcionamento do módulo aumenta, reduzindo assim a perda de geração de energia, essa vantagem de ganho de geração se dará principalmente em caso de alta temperatura do ambiente operacional, conforme mostrado na Figura 2.1.

  • A uma temperatura operacional de 60 °C, a potência relativa dos módulos HJT é 2,8% mais alta do que a dos módulos TOPCon e 3,5% mais alta do que a dos módulos PERC.
  • A uma temperatura operacional de 65 °C, a potência relativa dos módulos HJT é 3,2% mais alta do que a dos módulos TOPCon e 4% mais alta do que a dos módulos PERC.
Figura 2.1 Curvas de correspondência de energia e temperatura PERC/TOPCon/HJT. Foto: Risen Energy
Figura 2.1 Curvas de correspondência de energia e temperatura PERC/TOPCon/HJT. Foto: Risen Energy

2.2  Maior fator bifacial 

Com estrutura simétrica natural, a célula HJT é inerentemente, uma célula bifacial com tecnologia de maior fator bifacial atualmente, conforme mostrado na Figura 2.2.

No mesmo cenário de aplicação, quanto maior for o fator bifacial, maior será o ganho de geração de energia traseiro. O fator bifacial dos módulos HJT é de aproximadamente 85%, que é cerca de 15% maior do que o dos módulos PERC e aproximadamente 5% maior do que o dos módulos TOPCon, conforme mostrado na Tabela 2.1.

Análise e mapa comparativo: qual a melhor tecnologia HJT ou TOPCon?
Figura 2.2 Estrutura da célula HJT. Foto: Risen Energy
Tabela 2.1 Fator bifacial dos módulos PERC/TOPCon/HJT. Foto: Risen Energy
Tabela 2.1 Fator bifacial dos módulos PERC/TOPCon/HJT. Foto: Risen Energy

No mesmo cenário de aplicação de usinas de energia montadas no solo em escala de serviços públicos, o maior fator bifacial dos módulos HJT proporciona alto ganho de geração de energia em comparação com os módulos PERC e TOPCon.

2.3 Maior retenção de energia

Com base nas curvas de degradação de energia das três diferentes tecnologias de células, fica claro que até o final do último ano, a taxa de retenção de energia dos módulos HJT é de 92%.

Enquanto a dos módulos PERC é de 87,2% e a dos módulos TOPCon é de 89,4%. Isso significa que os produtos HJT oferecem melhor retenção de produção de energia em todo o ciclo de vida de usinas de energia em escala de serviços públicos.

O que pode resultar em uma geração de energia mais estável e relativamente mais alta, conforme mostrado na Figura 2.3.

Como os resultados discutidos acima foram avaliados com a atual degradação de 2% no primeiro ano, a vantagem de ganho de geração de energia será mais notável, uma vez que a melhoria da tecnologia e dos materiais de encapsulação de células e módulos pode levar a menos degradação dos produtos HJT no primeiro ano.

Figura 2.3 Garantia do produto dos módulos PERC/TOPCon/HJT. Foto: Risen Energy
Figura 2.3 Garantia do produto dos módulos PERC/TOPCon/HJT. Foto: Risen Energy

Apresentamos acima uma breve análise do desempenho das células e módulos HJT. No entanto, quais são os principais fatores que afetam a geração de energia dos módulos? Em que medida o impacto é significativo? A Risen Energy tentou realizar uma análise adicional com o PVSYST.

III . Análise com o PVSYST

Em termos de fatores de influência para geração de energia, cenários típicos de aplicação em alta e baixa temperatura serão selecionados para análise, respectivamente.

3.1 Cenários de aplicação em baixa temperatura

A cidade de Harbin é escolhida como um exemplo típico de cenário de aplicação em baixa temperatura, que está localizado próximo a 45,9°N com uma temperatura média anual de 4,7 °C e uma irradiação horizontal total de 1.347 KWh/m2.

A usina de energia foi projetada com uma proporção CD/CA de 1,25 e capacidade instalada de 4 MW (com variações leves no projeto real), utilizando suporte fixo com ângulo de inclinação ideal e inversores de string adequados.

Até o ano 25, o ganho de geração de energia dos módulos TOPCon é de 3,94%, e o ganho de geração de energia dos HJT é ainda maior, 7,73%, em comparação com a geração de energia dos PERC, conforme mostrado na Tabela 3.1.

Tabela 3.1 Comparação do ganho de geração de energia PERC/TOPCon/HJT. Risen Energy
Tabela 3.1 Comparação do ganho de geração de energia PERC/TOPCon/HJT. Risen Energy

De acordo com a comparação de perda, o fator mais importante que afeta a geração de energia em aplicações em baixa temperatura é a degradação de energia.

No final do ano 25, a degradação de energia é de 12,86% (1,6% + 11,26%) para os módulos PERC, 10,6% (0,6% + 10%) para os módulos TOPCon e 7,87% (1,6% + 6,27%) para os módulos HJT. Consulte a Figura 3.1.

Figura 3.1 Comparação das principais perdas de PERC/TOPCon/HJT em baixa temperatura. Risen Energy
Figura 3.1 Comparação das principais perdas de PERC/TOPCon/HJT em baixa temperatura. Risen Energy

3.2 Cenários de aplicação em alta temperatura

Abu Dhabi, no Oriente Médio, é escolhida como um exemplo típico de cenário de aplicação em alta temperatura, que está localizado próximo a 24,4°N com uma temperatura média anual de 28,5 °C e uma irradiação horizontal total de 2.015,1 KWh/m2. 

A usina de energia foi projetada com uma proporção CD/CA de 1,05 e capacidade instalada de 4 MW (com variações leves no projeto real), aplicando o ângulo de inclinação ideal para suportes fixos e inversores de string adequados. 

Até o ano 25, o ganho de geração de energia dos módulos TOPCon é de 4,52%, e o ganho de geração de energia dos HJT é ainda maior, 9,67%, em comparação com a geração de energia dos PERC, conforme mostrado na Tabela 3.2.

Tabela 3.2 Comparação do ganho de geração de energia PERC/TOPCon/HJT
Tabela 3.2 Comparação do ganho de geração de energia PERC/TOPCon/HJT

De acordo com o gráfico de comparação de perda, além da degradação de energia, a perda de temperatura de funcionamento é outro fator importante que afeta a geração de energia em cenários de alta temperatura.

No final do último ano, a degradação de energia dos módulos PERC é de 12,86% (1,6% + 11,26%), enquanto a dos módulos TOPCon é de 10,6% (0,6% + 10%) e a dos módulos HJT é de 7,87% (1,6% + 6,27%); a perda de temperatura de funcionamento dos módulos PERC é de 8,31%, enquanto a dos módulos TOPCon é de 7,26% e a dos módulos HJT é de 5,81%, conforme mostrado na Figura 3.2.

Figura 3.2 Comparação das principais perdas de PERC/TOPCon/HJT em alta temperatura
Figura 3.2 Comparação das principais perdas de PERC/TOPCon/HJT em alta temperatura

A análise acima mostra que em cenários de aplicação de baixa temperatura, a degradação de energia do módulo é um dos principais fatores que afetam a geração de energia do produto. 

E em cenários de aplicações de alta temperatura, a temperatura de funcionamento é outro fator importante. 

Devido ao coeficiente de temperatura extremamente estável, maior fator bifacial e maior retenção de energia dos módulos HJT, a vantagem no ganho de geração de energia do HJT é óbvia em áreas com alta temperatura e em áreas com baixa temperatura. 

O HJT também mostra um ganho de geração de energia relativamente alto, o que proporciona maior ganho de geração de energia e rendimento de energia mais estável para o sistema fotovoltaico.

Imagem de Risen Energy
Risen Energy
A Risen Energy é uma das pioneiras na indústria solar e é conhecida como uma especialista em P&D devido ao alto investimento em novas tecnologias.

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