Bifacial (двосторонні) сонячні панелі — це модулі, які виробляють електроенергію з двох сторін: передньої (пряме сонце) і задньої (відбите світло від землі, даху чи снігу). Двосторонні сонячні панелі (bifacial solar panels) поглинають світло як спереду, так і ззаду: передня частина вловлює прямі сонячні промені, а прозора задня сторона – світло, що відбивається від землі або навколишніх просторів – така двостороння конструкція може збільшити загальне виробництво енергії на 5–30%.

Як вони працюють

• Лицьова сторона: Працює як звичайна сонячна панель, поглинаючи прямі сонячні промені.
• Зворотна сторона: Захоплює відбите світло, що відомо як ефект альбедо.
• Матеріали: Використовується подвійне скло або прозорі задні панелі замість суцільних, непрозорих алюмінієвих задніх панелей.

Основні переваги

• Вища продуктивність: дають на 5–20% більше генерації, ніж звичайні панелі, ефективніше використання сонячного світла.
• Менше місця: більше енергії: оптимальне рішення для дахів, землі та промислових об’єктів.
• Економія на електроенергії: зниження витрат та швидка окупність.
• Більше потужності: генерує додаткову енергію з тієї ж площі, якщо розмістити його на яскравих поверхнях, найкраще працюють на світлих поверхнях або на наземних конструкціях.
• Краща довговічність: покращена конструкція для стабільної роботи, склоподібні конструкції стійкі до вологи та краще зношуються з часом.
• Довший термін служби: часто мають конструкцію “скло-скло”, часто постачається з розширеними гарантіями на продуктивність.

Найкращі варіанти використання

• Кріплення для землі: ідеально підходить для відкритої місцевості з ґрунтовими покривами з високою відбивною здатністю, такими як білий гравій або сніг.
• Комерційні плоскі дахи: добре працюють, якщо їх нахилити та підняти достатньо високо, щоб світло потрапляло до задньої частини.
• Сонячні електростанції: Максимізують загальну продуктивність для установок комунального масштабу.

Для кого підійде?

• Власників будинків, які хочуть зменшити витрати на електроенергію.
• Бізнесу, який прагне екологічних та економічних рішень.
• Агросектору, виробництвам та компаніям, що використовують сонячну енергію.

Новий тандемний сонячний елемент виробляє електроенергію обома сторонами

Уявіть двосторонній фотоелектричний модуль, який перетворює випромінювання не лише з боку, повернутого до сонця, а й з тильного боку – завдяки світлу, відбитому від землі, снігу чи бетону. Такі модулі вже існують; їх називають двосторонніми (bifacial), і за сприятливих умов вони можуть забезпечувати приріст енерговиробітку близько 30% порівняно з односторонніми.
Корейські вчені (DGIST) показали, як підвищити ефективність двосторонніх фотоелектричних елементів на основі CIGS – селеніду міді-індію-галію, Cu(In,Ga)Se₂, перспективної тонкоплівкової фотоелектричної технології. Дослідження опубліковане в журналі Carbon Energy.
Щоб елемент міг використовувати випромінювання як з фронтального, так і з тильного боку, задній контакт має бути прозорим. Але на межі CIGS і прозорого провідного оксиду ITO може формуватися резистивний міжфазний шар GaOₓ. Він погіршує перенесення носіїв заряду та збільшує електричні й рекомбінаційні втрати, особливо за тильного освітлення.

Вчені підібрали оптимальну товщину прозорого заднього контакту ITO – 200 нанометрів, або 0,2 мікрометра, – нанесли 10-нм проміжний шар срібла на ITO перед формуванням CIGS-абсорбера та застосували попередню подачу галію під час росту абсорбера. У результаті вдалося мінімізувати утворення GaOₓ і зменшити міжфазну рекомбінацію:

• ККД перетворення фотоелектричного елемента за фронтального освітлення 1 sun становив 17,25%. Це другий найвищий опублікований результат серед двосторонніх CIGS-елементів на прозорому задньому контакті;
• за тильного освітлення 1 sun – 5,77%;
• за одночасного освітлення 1,0 sun з фронтального боку та 0,3 sun з тильного боку густина вихідної потужності становила 19,05 мВт/см², або 190,5 Вт/м². Порівняно з фронтальним режимом це відповідає приросту приблизно 18 Вт/м².

Оптимізований CIGS-елемент поєднали з перовскітним фотоелектричним елементом у чотириклемному (4T) тандемному перовскіт/CIGS пристрої. За фронтального освітлення 1 sun тандем показав ККД 26,13%. За одночасного освітлення 1,0 sun спереду та 0,3 sun ззаду густина вихідної потужності досягла 28,42 мВт/см² – найвищого опублікованого значення для такої 1,3-sun конфігурації.
Такі фотоелектричні елементи можуть застосовуватися в тандемних архітектурах, гнучких модулях та окремих конфігураціях будівельно-інтегрованої фотоелектрики (BIPV). Водночас перевага двосторонньої роботи реалізується лише в конструкціях, де тильна поверхня має доступ до відбитого випромінювання.