„Od vesmírných misí po střechy garáží“. Evoluce solárních panelů, která mění svět!

• 11. 11. 2024
• Redakce

Od vesmírných aplikací po moderní elektrárny

Jeho účinnost byla kolem 1% a vytvořil jej americký vynálezce Charles Fritts. Praktické využití bylo v této době sice nemožné, ale potvrdila se poprvé možnost technické aplikace fotovoltaického jevu.

Opravdový průlom nastal až v roce 1954, kdy Bellovy laboratoře vyvinuly první solární článek na bázi křemíku. Účinnost se tehdy pohybovala kolem slušných 6 %. Ten již dokázal dostatečně efektivně přeměnit sluneční světlo na elektřinu, což podnítilo zájem o využití v právě probíhajících kosmických závodech.

První solární články zde našly uplatnění na satelitech, jako sekundární zdroj energie – například sonda Vanguard 1. Ta byla vypuštěna v roce 1958. Solární články tehdy dodávaly sondě pouhý 1 W elektrické energie, což byl na tu dobu naprostý luxus. I když šlo z pohledu solárních panelů o zásadní průlom, pro komerční sféru byly nadále velmi drahé a málo efektivní.

V 70. letech s nástupem ropné krize však zájem o solární energii výrazně vzrostl. Vědci se zaměřili na zvyšování účinnosti a snižování nákladů. Postupem let se účinnost posunula k hranici až 12 % a zde se již začaly objevovat komerční aplikace.

Dnes se díky bezprecedentnímu technologickému vývoji posledních desetiletí můžeme spolehnout na panely s účinností přes 20 %. Ze solární energetiky se stal výnosný business a vědci se spolu s výrobci předhánějí v dosažení ještě vyšší účinnosti a ještě nižších nákladů.

Dnešní solární energetika využívá tři hlavní technologie výroby panelů: PERC, TOPCon a nejmodernější HJT. Každý z nich přinesl svůj vlastní příspěvek k efektivitě výroby a účinnosti.

PERC: Základní technologie moderní doby

PERC panely (Passivated Emitter Rear Cell) se staly standardem od svého nástupu kolem roku 2013. Mají účinnost mezi 19 % a 21 %, což představuje výrazný posun oproti starším mono- a polykrystalickým panelům.

Do současnosti tvoří zhruba 80 % všech instalací díky vyváženému poměru ceny a výkonu. PERC panely byly donedávna základem většiny domácích a komerčních aplikací, ale po dosažení technického vrcholu následuje postupný ústup ze scény.

TOPCon: Výkon za vyšší cenu ?

TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) technologie navazující na PERC, zvyšuje účinnost až na 22–23 %. Využívá se zde oxidový tunel na zadní straně článku, což snižuje energetické ztráty a zvyšuje výkon panelů.

Kvůli nákladnějšímu výrobnímu procesu byly donedávna TOPCon panely cenově méně dostupné, nicméně s přechodem hlavních výrobců na tuto technologi se cena začíná dostávat na úroveň běžných PERC panelů.

HJT: Technologie s rekordní účinností, rychlou návratností

HJT (Heterojunction with Intrinsic Thin-layer) panely se nyní řadí k nejúčinnějším na trhu, s výkonem přesahujícím 24 %. Díky kombinaci křemíkových článků a amorfních tenkovrstvých vrstev se HJT panely vyznačují mimořádnou stabilitou výkonu při vysokých teplotách a minimální degradací.

Panely HJT také dokážou efektivněji generovat elektřinu při nepříznivých světelných podmínkách, což je přínosem pro oblasti s proměnlivým počasím. Studie ukazují, že po 25 letech provozu ztrácejí méně než 10 % své původní účinnosti, zatímco běžné panely mohou ztratit až 20 %.

Přestože jsou HJT panely v současnost stále dražší na pořízení, jejich technická nadřazenost z nich činí již nyní efektivnější investici v porovnání s ostatními typy.

Blízká budoucnost solární technologie

Výzkumné a vývojové týmy pracují na vylepšování panelů a směřují v nejbližší budoucnosti k dosažení mety 26 % účinnosti.

Mezi slibné technické možnosti patří kombinace HJT s perovskitovými vrstvami (Tandemové panely), což by mělo účinnost posunout k hranici 28 % a výše, aniž by výrazně narostly náklady.

V literatuře se hovoří o Kvantových tečkách a nanotechnologii, které mohou využít nové vlastnosti materiálů k efektivnější absorpci a přeměně světla. Tyto technologie slibují účinnost již nad 30%.

Shrnutí

Vývoj účinnosti solárních panelů je podpořen pokročilým výzkumem v oblasti materiálových věd a konstrukčních technologií. Cílová hodnota 30 % je dnes realistickým scénářem pro příštích 10 až 15 let.

Tento pokrok bude znamenat, že se účinnost panelů v porovnání s dneškem zvýší o dalších 25% ! Solární energie bude ještě konkurenceschopnější a přispěje to pravděpodobně k ještě masivnějšímu rozšíření solárních instalací po celém světě.

A to je dobře? Co myslíte…

Autor: Stanislav Zajíc, Manager ve společnosti SOLIDSUN ESCO s.r.o.