주류 태양광 패널 TOPCon과 BC 옥상 경험적 데이터 1년 비교
데이터 출처: Photovoltaic News
N형 TOPCon 셀은 뛰어난 효율성과 신뢰성으로 시장에서 주류 제품이 되었으며, 2024년에는 시장 점유율이 약 80%에 달할 것입니다. 그럼에도 불구하고, 치열한 경쟁 시장에서 제품 차별화를 이루고 제품 가치를 높이기 위해 많은 태양광 회사가 BC형 모노페이셜 모듈에 주력하여 이를 옥상 태양광 시장의 주요 제품으로 삼았습니다.
BC 모듈은 이론적으로 높은 전면 전력 출력으로 인해 옥상 설치 애플리케이션에 매우 적합합니다. 옥상 설치 환경에서 BC 셀의 양면 단점을 크게 완화할 수 있습니다. 최근 JinkoSolar는 장시에서 포괄적인 현장 테스트 연구를 수행했다고 발표했습니다.
장시의 몬순 습한 기후와 일년 내내 평균 기온이 -5~35도에 이르러 다양한 태양광 모듈의 성능을 평가하기에 이상적인 자연 조건을 제공합니다. 이를 통해 실제 응용 분야에서 다양한 모듈의 성능을 심층적으로 이해하는 데 도움이 되며, 이를 통해 미래 제품 개발 및 시장 전략에 대한 과학적 근거를 제공합니다.
모듈 정보
본 연구는 특정 제조업체에서 생산한 TOPCon 모듈과 BC 모듈을 다룹니다. 모든 모듈은 측정 데이터의 정확성과 일관성을 보장하기 위해 건물 옥상에 설치됩니다. 본 연구의 핵심 목표는 실제 응용 분야에서 이 두 구성 요소의 성능과 LCOE 잠재력을 심층 분석하고 고객에게 안정적이고 효율적인 발전 솔루션을 제공하는 것입니다. 이 테스트에는 두 가지 유형의 구성 요소가 포함되었습니다. 정격 전력이 575W인 N형 TOPCon 구성 요소와 다른 제조업체의 정격 전력이 575Wp인 BC 구성 요소로 각 구성 요소가 18개씩 사용되었습니다. 이들은 기울기가 0도로 설정된 고정 브래킷에 설치되었습니다. 모든 구성 요소에는 고정밀 센서가 장착되어 발전 데이터를 실시간으로 모니터링하여 테스트 결과의 정확성과 신뢰성을 보장했습니다.
테스트 중에 DC 전압, 전류, 전력, 구성 요소 온도, 전면 복사, 풍속, 풍향, 주변 온도, 상대 습도 및 기압을 포함한 여러 가지 주요 데이터가 완전히 수집되었습니다. 이러한 데이터는 자세한 정보를 제공하여 구성 요소의 성능에 대한 심층 분석 및 비교를 수행할 수 있습니다.
시험 결과
2023년 8월 14일부터 2024년 7월 15일까지의 11개월 동안 몇 가지 중요한 기후 및 성능 변화가 관찰되었습니다. 6월에 기록된 최고 일평균 일조도는 273W/m²였고, 7월에 기록된 최고 기온은 39.7도였습니다. 1월과 2월에 각각 최저 일조도 104W/m²와 주변 온도 -5도가 기록되었습니다. 2024년 4월의 잦은 강수(20일의 비)로 인해 일조도가 감소했고, 이는 모듈의 발전에 영향을 미쳤습니다. 이처럼 지속적인 비 조건에서도 TOPCon 모듈의 발전량은 BC 모듈보다 0.33% 높았습니다. 그러나 6월에 고온과 긴 일조가 도래하면서 TOPCon 모듈은 BC 모듈에 비해 발전량이 1.95% 증가하여 뛰어난 성능을 보였습니다. 이처럼 큰 성과를 거둔 것은 TOPCon 모듈이 고온 환경에 적응력이 뛰어나다는 것을 입증할 뿐만 아니라, 여름철에 높은 효율성을 보인다는 점도 강조합니다.
또한 1월에서 2월의 눈 내리는 계절에는 낮은 일사량과 낮은 주변 온도의 이중 영향으로 TOPCon 모듈의 발전량이 BC 모듈보다 0.52-0.53% 더 높았습니다. 이 데이터는 특히 빛과 온도가 낮은 겨울에 TOPCon 모듈의 추운 기후 조건에서 우수한 성능을 더욱 확인시켜 줍니다. 테스트 결과에 따르면 TOPCon 모듈은 발전 효율 면에서 상당한 이점이 있으며, 테스트 주기 동안 와트당 발전량이 BC 모듈보다 최대 1.95% 더 높았는데, 이는 더 높은 발전 용량(kWh/kW)과 전체 주기 동안의 높은 신뢰성에 기인합니다.
이번 결과는 양면성 요소를 고려하지 않더라도 TOPCon 모듈이 옥상 적용에서 여전히 더 나은 성능을 발휘하여 초기 투자 비용과 LCOE를 줄이는 동시에 발전량과 제품 성능을 개선한다는 것을 충분히 보여줍니다.
데이터 분석
TOPCon 모듈이 더 높은 발전량을 달성할 수 있는 이유는 주로 작동 온도가 낮기 때문입니다. 이를 통해 다른 모듈이 일반적으로 온도 계수로 인해 발전량을 줄이는 여름철 고온 환경에서도 높은 발전 효율을 유지하여 와트당 더 높은 발전량 이득을 달성할 수 있습니다. 테스트 중 TOPCon 모듈의 평균 작동 온도는 항상 다른 제조업체의 BC 모듈보다 낮았습니다. 두 모듈의 온도 계수가 약 -0.29%/도일 때 고온으로 인한 BC 모듈의 발전량 감쇠가 TOPCon 모듈보다 상당히 높습니다.
원칙적으로 BC 셀은 셀 전면의 전극 그리드 선을 셀 후면으로 옮겨 효과적인 발전 면적을 확장합니다. 이 설계는 양면 발전에 특별히 의존하지 않는 옥상 태양광 시스템에서 셀 변환 효율을 개선하는 데 있어 분명한 이점이 있습니다. 그러나 이 설계에는 몇 가지 과제도 있습니다. 실제 적용에서 BC 모듈 후면에 응력이 집중되면 모듈 표면이 팽창하고 구부러져 신뢰성과 효율성에 영향을 미칩니다. 이 현상은 특히 6월과 7월에 분명합니다. 최대 온도가 37도에 도달할 수 있을 때 모듈의 표면 온도는 정오에 60도를 초과할 수도 있습니다. 이 고온 환경은 BC 모듈의 발전 효율에 영향을 미칠 뿐만 아니라 재료의 노화를 가속화하여 모듈의 장기적인 신뢰성과 성능에 영향을 미칠 수도 있습니다.
요약
이 연구는 1년 주기 동안 옥상 적용 시나리오에서 TOPCon 모듈과 BC 모듈의 성능을 기록하고 비교합니다. 이 비교를 통해 두 모듈의 비용 효율성과 에너지 출력 측면에서 상대적 경쟁력을 평가하는 것이 목적입니다. 결과는 다음과 같은 주요 결과를 보여줍니다.
1) TOPCon 모듈은 더 높은 발전 용량(킬로와트당 킬로와트시)을 가지고 있어 전면 발전 측면에서 BC 모듈보다 최대 1.95% 더 높습니다. 양면 발전의 장점을 무시하더라도 TOPCon은 여전히 옥상 응용 분야에서 더 강력한 잠재력을 보여줍니다.
2) 이 연구에서는 두 모듈의 조도, 온도 및 발전량 사이에 상당한 선형 상관관계가 있음을 발견했습니다. 구체적으로, 조도와 온도가 증가함에 따라 TOPCon 모듈의 발전량 이득이 특히 상당합니다.
3) TOPCon 모듈은 아침과 저녁의 낮은 조명 조건에서 더 나은 성능을 보여줍니다. 이는 TOPCon 모듈이 짧은 일조 시간 동안 제한된 조명 리소스를 더 효과적으로 활용할 수 있다는 것을 의미하기 때문에 실용적인 응용 분야에서 특히 중요합니다.
JinkoSolar는 이러한 데이터를 기반으로 사용자에게 더욱 과학적이고 정확한 솔루션을 제공하기 위해 향후 발전 효율 테스트 및 모니터링 연구를 추가로 수행해야 한다고 권고합니다.