Análisis y mapa comparativo: ¿cuál es mejor: tecnología HJT o TOPCon?

Con el rápido desarrollo de la tecnología fotovoltaica, del tipo P al tipo N, la diferencia en la generación de energía de productos con distintas tecnologías celulares está atrayendo cada vez más atención. Actualmente, las tecnologías celulares más utilizadas son PERC, TOPCon y HJT.

Cada una presenta sus propias ventajas y desventajas, pero la investigación comparativa sobre generación de energía aún no ha proporcionado una comparación sistemática del ciclo de vida completo desde la perspectiva de escenarios de aplicación globales. Para ello, se recopilaron los parámetros fundamentales de las tres tecnologías mencionadas.

La generación de energía a partir de plantas de energía a escala de servicios públicos con estas tres tecnologías diferentes de celdas de panel se estudió durante un ciclo de vida de 25 años en 21 países en regiones típicas con diferentes entornos climáticos alrededor del mundo evaluados por Risen Energy para crear un mapa comparativo de la generación de energía global. ganancias.

Mapa de ganancias de generación de energía global (HJT versus PERC/TOPCon)

En general, los productos de tecnología HJT tienen una mayor generación de energía, entre un 4,37 % y un 6,54 % superior a la de PERC y entre un 1,25 % y un 3,33 % superior a la de TOPCon. Su rendimiento de generación de energía es excepcional, especialmente en regiones con altas temperaturas (p. ej., Oriente Medio, Australia y el sur de EE. UU.).

Con una ganancia un 6 % mayor que PERC y un 3 % mayor que TOPCon. Como se muestra en la Figura 1.1.

Análisis técnico de los módulos

Según las características de los módulos, la brecha de generación de energía entre las diferentes tecnologías de celdas en cada región del mapa se debe principalmente a tres factores: coeficiente de temperatura, factor bifacial y degradación de energía.

Es por eso que los módulos HJT pueden ofrecer mayores ganancias de generación de energía y un rendimiento energético más estable para el sistema fotovoltaico, con su coeficiente de temperatura extremadamente estable, mayor factor bifacial y mayor retención de energía.

Coeficiente de temperatura extremadamente estable

En comparación con el coeficiente de temperatura de potencia de -0,35 %/°C para PERC y -0,32 %/°C para TOPCon, los módulos HJT presentan un coeficiente de temperatura de potencia más estable de -0,24 %/°C. Esto significa que los módulos HJT ofrecen una menor degradación de potencia en comparación con los módulos PERC y TOPCon.

A medida que aumenta la temperatura de funcionamiento del módulo, reduciendo así la pérdida de generación de energía, esta ventaja de ganancia de generación se producirá principalmente en el caso de temperaturas ambientales de funcionamiento altas, como se muestra en la Figura 2.1.

• A una temperatura de funcionamiento de 60 °C, la potencia relativa de los módulos HJT es un 2,8 % mayor que la de los módulos TOPCon y un 3,5 % mayor que la de los módulos PERC;
• A una temperatura de funcionamiento de 65 °C, la potencia relativa de los módulos HJT es un 3,2 % mayor que la de los módulos TOPCon y un 4 % mayor que la de los módulos PERC.

Factor bifacial más grande 

Con una estructura simétrica natural, la celda HJT es inherentemente una celda bifacial con la tecnología de factor bifacial más alta del momento. En el mismo escenario de aplicación, cuanto mayor sea el factor bifacial, mayor será la ganancia de generación de energía.

El factor bifacial de los módulos HJT es aproximadamente del 85 %, que es aproximadamente un 15 % mayor que el de los módulos PERC y aproximadamente un 5 % mayor que el de los módulos TOPCon, como se muestra en la Tabla 2.1.

En el mismo escenario de aplicación de una planta de energía montada en tierra a escala de servicio público, el factor bifacial más alto de los módulos HJT proporciona una alta ganancia de generación de energía en comparación con los módulos PERC y TOPCon.

Mayor retención de energía

Según las curvas de degradación de potencia de las tres tecnologías de celdas, se observa que, a finales del año pasado, la tasa de retención de potencia de los módulos HJT era del 92 %, mientras que la de los módulos PERC era del 87,2 % y la de los módulos TOPCon, del 89,4 %.

Esto significa que los productos HJT ofrecen una mejor retención de la producción energética a lo largo de la vida útil de las centrales eléctricas a gran escala. Esto puede resultar en una generación de energía más estable y relativamente mayor, como se muestra en la Figura 2.3.

Como los resultados discutidos anteriormente se evaluaron con la degradación actual del 2 % en el primer año, la ventaja de ganancia en la generación de energía será más notable, ya que la mejora de la tecnología y los materiales de encapsulación de celdas y módulos puede conducir a una menor degradación de los productos HJT en el primer año.

Anteriormente presentamos un breve análisis del rendimiento de las celdas y módulos HJT. Sin embargo, ¿cuáles son los principales factores que afectan la generación de energía de los módulos? ¿Hasta qué punto es significativo su impacto? Risen Energy intentó realizar un análisis más profundo con PVSYST.

Análisis con PVSYST

En términos de factores influyentes para la generación de energía, se seleccionarán para su análisis escenarios típicos de aplicación de temperatura alta y baja respectivamente.

Escenarios de aplicación a baja temperatura

Se eligió la ciudad de Harbin como ejemplo típico de un escenario de aplicación de baja temperatura, ubicada cerca de 45,9°N con una temperatura media anual de 4,7°C y una irradiación horizontal total de 1.347 KWh/m2.

La central fue diseñada con una relación CD/AC de 1,25 y una capacidad instalada de 4 MW (con ligeras variaciones en el diseño actual), utilizando soporte fijo con ángulo de inclinación ideal e inversores string adecuados.

Hasta el año 25, la ganancia de generación de energía de los módulos TOPCon es del 3,94%, y la ganancia de generación de energía de HJT es aún mayor, 7,73%, en comparación con la generación de energía de PERC, como se muestra en la Tabla 3.1.

Según la comparación de pérdidas, el factor más importante que afecta la generación de energía en aplicaciones de baja temperatura es la degradación de la potencia. Al final del año 25, la degradación de la potencia es del 12,86 % (1,6 % + 11,26 %) para los módulos PERC, del 10,6 % (0,6 % + 10 %) para los módulos TOPCon y del 7,87 % (1,6 % + 6,27 %) para los módulos HJT. Véase la Figura 3.1.

Escenarios de aplicación de alta temperatura

Se elige Abu Dhabi, en Oriente Medio, como ejemplo típico de un escenario de aplicación de alta temperatura, que se encuentra cerca de 24,4°N con una temperatura media anual de 28,5°C y una irradiación horizontal total de 2.015,1 KWh/m2.

La central eléctrica está diseñada con una relación CC/CA de 1,05 y una capacidad instalada de 4 MW (con ligeras variaciones respecto al diseño real), aplicando el ángulo de inclinación óptimo para los soportes fijos y los inversores string adecuados. Para el año 25, la ganancia de generación de energía de los módulos TOPCon es del 4,52 %, y la ganancia de generación de energía de HJT es aún mayor (9,67 %), en comparación con la generación de energía de PERC, como se muestra en la Tabla 3.2.

Según el cuadro comparativo de pérdidas, además de la degradación de la energía, la pérdida de temperatura de funcionamiento es otro factor importante que afecta la generación de energía en escenarios de alta temperatura.

A finales del año pasado, la degradación energética de los módulos PERC es del 12,86% (1,6% + 11,26%), mientras que la de los módulos TOPCon es del 10,6% (0,6% + 10%) y la de los módulos HJT es del 7,87% (1,6% +6,27%); la pérdida de temperatura de funcionamiento de los módulos PERC es del 8,31 %, mientras que la de los módulos TOPCon es del 7,26 % y la de los módulos HJT es del 5,81 %, como se muestra en la Figura 3.2.

El análisis anterior muestra que, en aplicaciones de baja temperatura, la degradación de la potencia del módulo es uno de los principales factores que afectan la generación de energía del producto. En aplicaciones de alta temperatura, la temperatura de funcionamiento es otro factor importante.

Gracias al coeficiente de temperatura extremadamente estable, el mayor factor bifacial y la mayor retención de energía de los módulos HJT, la ventaja de la generación de energía HJT es evidente tanto en zonas de alta como de baja temperatura. Además, la generación de energía HJT presenta una ganancia de generación de energía relativamente alta, lo que proporciona una mayor ganancia de generación de energía y un rendimiento energético más estable para el sistema fotovoltaico.