碲化鎘、N 型雙面、晶矽大對決,太陽能實戰測試誰勝出?

作者 | 發布日期 2017 年 09 月 15 日 8:02 | 分類 太陽能 , 能源科技 , 電池 follow us in feedly

太陽能電池技術多如繁星,彼此之間比較成本、效能,往往是在標準實驗室狀況下進行,但是一旦「實戰」安裝到場址現地,緯度、氣候型態、地形、方向、溫度、濕度、整體設計規劃,數不清的因素都會影響太陽能電池在現地的效能表現,而對營運商來說,實驗室的表現只是參考,現場實際的表現才是關鍵。



到底哪種技術在各種不同實地環境下表現較好?為了解答這個問題,立恩威國際驗證(DNV GL)、德國萊茵技術監督協會集團(TÜV Rheinland)、加拿大天弘集團(Celestica)追蹤 3 種不同太陽能電池技術的實地效能表現,3 種技術分別為:碲化鎘薄膜太陽能電池、N 型雙面太陽能電池、晶矽太陽能電池,系統均為 2 千瓦(kilowatt)發電容量,所追蹤的太陽能發電場址分別位於加州的達維斯,亞利桑那州的天普,以及加拿大多倫多,收集一整年的發電資料供分析比較。

在亞利桑那州的天普,炎熱氣候下,整天下來,90% 電力都是在超過攝氏 25 度的溫度下發電,而日正當中的最大發電量時間,溫度更超過攝氏 45 度,在這樣的高溫考驗下,表現最好的是稜鏡太陽能(Prism Solar)所生產的 N 型雙面太陽能電池,但同為 N 型雙面太陽能電池,另一家廠商的產品在多倫多表現較佳,在天普卻與晶矽產品一樣敬陪末座。

在炎熱程度不如天普的加州達維斯,太陽能模組仍然至少有半數發電時間溫度都在攝氏 25 度以上,仍然是稜鏡太陽能的 N 型雙面太陽能電池表現最好,碲化鎘產品中,表現較好的兩款勝過晶矽產品,表現較差的兩款則與晶矽產品相當。這樣的實地檢驗結果,似乎證明第一太陽能的宣稱,也就是碲化鎘產品在高溫環境下的表現可勝過傳統晶矽太陽能產品。

在緯度較高的多倫多,狀況就有所不同,表現最好的是他牌 N 型雙面太陽能電池,轉換率達 17.17%,其次是碲化鎘產品中最佳的一款,達 14.45%,而轉換率最差的是碲化鎘產品中最差的一款,為 12.82%。實戰結果發現,晶矽過去高能效的形象恐怕要動搖,因為整體來說在 3 個不同條件的場址,表現最好的模組都不是晶矽模組。

這樣的實測結果,對晶矽產品來說可說相當不利,因為隨著全球暖化,氣候將變得更熱,太陽能電池在高溫下的表現能力成為重點。另一方面,暖化造成許多區域變得更潮濕,也就更多雲易雨,雲的遮蔽影響太陽能電池表現,也使得微光下的表現能力更為重要。

過去在實驗室標準環境下的轉換率比較,當來到炎熱環境下,情況有所不同,晶矽產品在實驗室標準環境中轉換率表現佳,到了炎熱地帶,實際表現衰退的程度大;碲化鎘產品則日新又新,新產品在炎熱環境下轉換率衰退幅度越來越小。另一方面,過去 N 型雙面太陽能電池在效能測定的標準方式沒有共識下,不容易比較效能,如今有實地測試,雖然兩個不同製造商的產品在冷熱環境下表現剛好相反,但實地資料也證明了 N 型雙面太陽能電池的潛能。

隨著已經上線的太陽能計畫增加,往後太陽能計畫商在選擇採購何種模組時,將有越來越多實地發電資料可供參考,而極端氣候下,夏季越來越炎熱的趨勢,對 N 型雙面太陽能電池、碲化鎘,可能將是利多;相對地,對於晶矽產品,恐怕就不是太好的消息了。

(首圖來源:Flickr/Marufish CC BY 2.0)