Vergleich der empirischen Daten von Mainstream-Solarmodulen TOPCon und BC Rooftop für ein Jahr
Datenquelle: Photovoltaic News
N-Typ-TOPCon-Zellen haben sich aufgrund ihrer hervorragenden Effizienz und Zuverlässigkeit zum Mainstream-Produkt auf dem Markt entwickelt und werden im Jahr 2024 einen Marktanteil von etwa 80 % haben. Trotzdem haben viele Photovoltaikunternehmen, um eine Produktdifferenzierung zu erreichen und den Produktwert auf dem hart umkämpften Markt zu steigern, ihren Fokus auf monofaziale Module vom Typ BC gerichtet und diese zu den Hauptprodukten auf dem Markt für Photovoltaik auf Hausdächern gemacht.
BC-Module sind aufgrund ihrer hohen Frontleistung theoretisch sehr gut für die Installation auf Dächern geeignet. Bei der Installation auf Dächern kann der bifaziale Nachteil von BC-Zellen deutlich gemildert werden. Kürzlich gab JinkoSolar bekannt, dass es in Jiangxi eine umfassende Feldteststudie durchgeführt hat.
Das feuchte Monsunklima und die Durchschnittstemperatur von -5 bis 35 Grad das ganze Jahr über in Jiangxi bieten ideale natürliche Bedingungen für die Bewertung der Leistung verschiedener Photovoltaikmodule. Dies wird dazu beitragen, die Leistung verschiedener Module in tatsächlichen Anwendungen gründlich zu verstehen und so eine wissenschaftliche Grundlage für zukünftige Produktentwicklungen und Marktstrategien zu schaffen.
Modulinformationen
Diese Studie befasst sich mit TOPCon-Modulen und BC-Modulen eines bestimmten Herstellers. Alle Module werden auf dem Dach des Gebäudes installiert, um die Genauigkeit und Konsistenz der Messdaten sicherzustellen. Das Hauptziel dieser Studie besteht darin, die Leistung und das LCOE-Potenzial dieser beiden Komponenten in tatsächlichen Anwendungen eingehend zu analysieren und Kunden zuverlässige und effiziente Stromerzeugungslösungen zu bieten. Der Test umfasste zwei Arten von Komponenten: N-Typ-TOPCon-Komponenten mit einer Nennleistung von 575 W und BC-Komponenten mit einer Nennleistung von 575 Wp von einem anderen Hersteller, jeweils 18 Stück von jeder Komponente. Sie wurden auf einer festen Halterung mit einer Neigung von 0 Grad installiert. Alle Komponenten wurden mit hochpräzisen Sensoren ausgestattet, um die Stromerzeugungsdaten in Echtzeit zu überwachen und so die Genauigkeit und Glaubwürdigkeit der Testergebnisse sicherzustellen.
Während des Tests wurden zahlreiche wichtige Daten vollständig erfasst, darunter Gleichspannung, Strom, Leistung, Komponententemperatur, Frontstrahlung, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Umgebungstemperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Luftdruck. Diese Daten liefern detaillierte Informationen, die es uns ermöglichen, die Leistung der Komponenten eingehend zu analysieren und zu vergleichen.
Testergebnisse
In den 11 Monaten vom 14. August 2023 bis zum 15. Juli 2024 wurden einige bedeutende Klima- und Leistungsänderungen beobachtet. Die höchste durchschnittliche tägliche Bestrahlungsstärke im Juni betrug 273 W/m² und die höchste im Juli verzeichnete Temperatur betrug 39,7 Grad. Die niedrigste Bestrahlungsstärke von 104 W/m² und die Umgebungstemperatur von -5 Grad wurden im Januar bzw. Februar verzeichnet. Häufige Niederschläge im April 2024 (20 Regentage) führten zu einer Verringerung der Bestrahlungsstärke, was wiederum die Stromerzeugung der Module beeinträchtigte. Selbst unter solchen anhaltend regnerischen Bedingungen war die Stromerzeugung der TOPCon-Module um 0,33 % höher als die der BC-Module. Mit dem Eintreffen der hohen Temperaturen und langen Tage im Juni zeigten die TOPCon-Module jedoch ihre hervorragende Leistung mit einer 1,95 % höheren Stromerzeugung im Vergleich zu BC-Modulen. Dieser deutliche Zuwachs beweist nicht nur die Anpassungsfähigkeit der TOPCon-Module an Umgebungen mit hohen Temperaturen, sondern unterstreicht auch ihre hohe Effizienz im Sommer.
Darüber hinaus war während der Schneesaison von Januar bis Februar, unter dem doppelten Einfluss von geringer Sonneneinstrahlung und niedriger Umgebungstemperatur, die Stromerzeugung von TOPCon-Modulen um 0,52-0,53 % höher als die von BC-Modulen. Diese Daten bestätigen die überlegene Leistung von TOPCon-Modulen bei kalten Klimabedingungen, insbesondere im Winter bei geringer Helligkeit und niedrigen Temperaturen. Die Testergebnisse zeigen, dass TOPCon-Module erhebliche Vorteile bei der Stromerzeugungseffizienz haben. Die Stromerzeugung pro Watt war während des Testzyklus um bis zu 1,95 % höher als die von BC-Modulen, was auf ihre höhere Stromerzeugungskapazität (kWh/kW) und hohe Zuverlässigkeit während des gesamten Zyklus zurückzuführen ist.
Dieses Ergebnis zeigt deutlich, dass TOPCon-Module auch ohne Berücksichtigung des Bifazialitätsfaktors bei Dachanwendungen immer noch eine bessere Leistung erbringen. Dadurch werden die anfänglichen Investitionskosten und LCOE gesenkt, während gleichzeitig die Stromerzeugung und Produktleistung verbessert werden.
Datenanalyse
Der Grund, warum TOPCon-Module eine höhere Stromerzeugung erreichen können, liegt hauptsächlich an ihrer niedrigeren Betriebstemperatur. Dadurch kann eine hohe Stromerzeugungseffizienz in der Hochtemperaturumgebung im Sommer aufrechterhalten werden, wenn andere Module aufgrund von Temperaturkoeffizienten im Allgemeinen die Stromerzeugung reduzieren, wodurch höhere Stromerzeugungsgewinne pro Watt erzielt werden. Während des Tests war die durchschnittliche Betriebstemperatur von TOPCon-Modulen immer niedriger als die von BC-Modulen anderer Hersteller. Wenn der Temperaturkoeffizient beider Module etwa -0,29 %/Grad beträgt, ist die Stromerzeugungsdämpfung von BC-Modulen aufgrund hoher Temperaturen deutlich höher als die von TOPCon-Modulen.
Grundsätzlich erweitern BC-Zellen die effektive Stromerzeugungsfläche, indem die Elektrodengitterlinien von der Vorderseite der Zelle auf die Rückseite der Zelle verlagert werden. Dieses Design bietet offensichtliche Vorteile bei der Verbesserung der Zellumwandlungseffizienz in Dach-Photovoltaiksystemen, die nicht besonders auf bifaziale Stromerzeugung angewiesen sind. Dieses Design bringt jedoch auch einige Herausforderungen mit sich. In der Praxis führt die Spannungskonzentration auf der Rückseite des BC-Moduls dazu, dass sich die Oberfläche des Moduls wölbt und verbiegt, was wiederum seine Zuverlässigkeit und Effizienz beeinträchtigt. Dieses Phänomen ist im Juni und Juli besonders deutlich. Wenn die Maximaltemperatur 37 Grad erreichen kann, kann die Oberflächentemperatur des Moduls mittags sogar 60 Grad übersteigen. Diese hohe Umgebungstemperatur beeinträchtigt nicht nur die Stromerzeugungseffizienz des BC-Moduls, sondern kann auch die Alterung des Materials beschleunigen und dadurch die Zuverlässigkeit und Leistung des Moduls auf lange Sicht beeinträchtigen.
Zusammenfassung
Diese Studie erfasst und vergleicht die Leistung von TOPCon-Modulen und BC-Modulen in einem Dachanwendungsszenario über einen einjährigen Zyklus. Ziel dieses Vergleichs ist es, die relative Wettbewerbsfähigkeit der beiden hinsichtlich Kosteneffizienz und Energieertrag zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen die folgenden Haupterkenntnisse:
1) TOPCon-Module mit ihrer höheren Stromerzeugungskapazität (in Kilowattstunden pro Kilowatt) sind in Bezug auf die Stromerzeugung an der Vorderseite bis zu 1,95 % höher als BC-Module. Selbst wenn wir die Vorteile der bifazialen Stromerzeugung außer Acht lassen, zeigt TOPCon bei Dachanwendungen immer noch ein größeres Potenzial.
2) Die Studie ergab, dass es eine signifikante lineare Korrelation zwischen Einstrahlung, Temperatur und Stromerzeugung für die beiden Module gibt. Insbesondere bei steigender Einstrahlung und Temperatur ist der Stromerzeugungsgewinn der TOPCon-Module besonders signifikant.
3) TOPCon-Module zeigen bei schwachen Lichtverhältnissen am Morgen und Abend eine bessere Leistung. Dies ist in praktischen Anwendungen besonders wichtig, da TOPCon-Module dadurch die begrenzten Lichtressourcen bei kurzer Sonnenscheindauer effektiver nutzen können.
Auf Grundlage dieser Daten empfiehlt JinkoSolar, künftig weitere Tests und Untersuchungen zur Überwachung der Stromerzeugungseffizienz durchzuführen, um den Benutzern wissenschaftlichere und präzisere Lösungen bieten zu können.