Mikä on heterojunktio (HJT) aurinkokenno?
Heterojunction (HJT) on erityinen PN-liitos, joka yhdistää kaksi erilaista teknologiaa yhdeksi kennoksi: kiteinen piikenno, joka on kerrostettu kahden amorfisen "ohutkalvon" piikerroksen välissä. Käytännössä yhdessä kennossa on kaksi eri aurinkopaneelia. Verrattuna mihin tahansa teknologiaan yksinään, näitä tekniikoita voidaan käyttää yhdessä saadakseen enemmän energiaa.

Miten HJT-solu verrataan PERC-kennoon?
Yleisesti ottaen HJT-kennon edut verrataan alla lueteltuihin PERC-kennoihin:

1. Korkeampi hyötysuhde PERC:n verrattuna
2. Parempi tuotto taustapuolelta, HJT on suuniteltu lähtökohtaisesti kakspuoleiselle paneelille, jolloin sen edut tulevat paremmin esiin
3. HJT on edullisempi valmistaa johtuen pienemmästä määrästä prosesseja valmistuksessa
4. Alempi lämpötilakerroin, suorituskyky heikossa valaistuksessa (parempi suorituskyky korkeissa lämpötiloissa)

Miten HJT-kennot lisäävät tehokkuutta?
Aurinkokennot ovat valmistettu ohuesta materiaalista, joka voi imeä osan auringonvalosta. Se ei kuitenkaan ole täysin läpinäkymätön. Osa auringonvalosta kulkee suoraan läpi, kun taas osa auringonvalosta heijastuu myös pinnalta pois päin. HJT-kenno hyödyntää tätä rakentamalla aurinkokennon kolmeen eri kerrokseen PV-materiaalia. Keskimmäinen N-tyypin monopiikerros suorittaa suurimman osan auringonvalon muuntamisesta sähköksi.

Keskiverto aurinkoenergian ostaja ei todennäköisesti kiinnitä huomiota siihen, tehdäänkö aurinkopaneelit p- vai n-tyypin aurinkokennoilla. On tärkeämpiäkin huolenaiheita, kuten teho ja estetiikka. Mutta jos joku ihmetteli, mitä nämä kirjaimet tarkoittavat ja miten ne voivat vaikuttaa aurinkopaneelien ostamiseen tulevaisuudessa, tässä on pikakurssi aurinkokennojen takana olevasta tieteestä.

Mutta yhä useammat aurinkoenergian valmistajat ottavat käyttöön n-tyypin rakenteita niiden lisäetujen vuoksi. Ensinnäkin, koska n-tyypin solut käyttävät fosforia boorin sijasta, ne ovat immuuneja boori-happivirheille, jotka aiheuttavat p-tyypin rakenteiden tehokkuuden ja puhtauden heikkenemistä. N-tyypin solut ovat puolestaan tehokkaampia, eikä valon aiheuttama hajoaminen (LID) vaikuta niihin.

​Vaikka Bell Labsin vuonna 1954 keksimä ensimmäinen aurinkokenno oli n-tyyppinen, p-tyypin rakenteesta tuli vallitsevampi aurinkoteknologian kysynnän vuoksi avaruudessa. P-tyypin solut osoittautuivat kestävämmiksi avaruussäteilyä ja hajoamista vastaan. Koska niin paljon tutkimusta tehtiin avaruuteen liittyvään aurinkoteknologiaan, oli luonnollista, että p-tyypin kennojen dominanssi valui alas asuinrakennusten aurinkoenergiamarkkinoille.

Aurinkovoimala tuottaa sähköenergiaa yhteensä auringon säteilyn määrän, josta vähennetään järjestelmän itsensä häviöt. Häviöissä on valtavia eroja, joista tässä blogisarjassa kerrotaan. Raloksen visio ja strategia on aina ollut minimoida aurinkovoimalan häviöitä ja sitä kautta parempaan tuottoon. Tuotto vaikuttaa investoinnin kanssa voimalan takaisinmaksuaikaan. Kannattaa siis panostaa häviöiden minimoimiseen. ​

Vertaillaan esimerkiksi kohdetta, jossa on kaksi erilaista järjestelmää. Toinen järjestelmä on perinteiselle invertterillä toteutettu markkinoiden keskimääräisillä 17,5 % hyötysuhteella olevilla paneeleilla ja toinen on Ralos Aurinkovoimala mikroinvertteriteknologialla ja 20,5 % hyötysuhteella olevilla paneeleilla. Ero on huomattava.

Kohteen kattokulma on 20 astetta ja ilmansuunta etelään. Kohteen ympärillä ei ole varjostavia rakennuksia tai puita ja se sijaitsee Espoossa. Ympäristöolosuhteet ovat samat, paitsi tietysti mikroinvertteriteknologia parantaa hyötysuhdetta lian, lumen ja varjojen osalta. Molemmissa tapauksissa aurinkosäteily on 1270 kWh neliömetriä kohden. Tästä luvusta vähennetään voimalan häviöt, jonka jälkeen voidaan vertailla kahden erilaisen järjestelmän tuottoa. Kyseisen kohteen kohdalal Raloksen aurinkovoimalalla on 17,27 % hyötysuhde ja perinteisellä järjestelmällä hyötysuhde on 13,11 %. Lopullisessa vuosituotossa ero on lähes 32 % parempi.

Järjestelmien hyötysuhde ilman paneeleiden hyötysuhdetta on Ralos aurinkovoimalalla 84,25 % ja perinteisellä järjestelmällä 12,5 % huonompi, 74,91 %. Aurinkovoimaloiden vuosituotossa on valtavia eroja, joten ostohetkellä ei kannata vertailla pelkästään aurinkopaneelien nimellistehoa. Mikroinvertteriteknologia vähentää järjestelmähäviöitä merkittävästi.

Ralos aurinkovoimala alkaa tuottamaan asennuksen jälkeen päästötöntä energiaa. Voimalan ympäristövaikutukset riippuvat kuitenkin valmistusprosessista, kuljetuksista ja siitä, mitä sille tapahtuu käytöstä poiston jälkeen. Aurinkopaneelien valjastaminen tuottavaksi voimalaksi vaatii paljon energiaa, josta aiheutuu hiilidioksidipäästöjä. 

Ralos aurinkovoimalan CO2 päästöt ovat 818,30 kg hiilidioksidia jokaista asennettua kilowattia kohden. Tämä voidaan ilmoittaa myös lukuna 29,1 g hiilidioksidia jokaista tuotettua kilowattituntia kohden. Ralos Aurinkovoimalan aiheuttamista päästöistä noin 78 % tulee valmistuksesta, kuljetuksesta ja asennuksesta. Noin 7 % päästöistä tulee käytönaikaisista toimista, kuten operoinnista ja huollosta. Noin 15 % voimalan aiheuttamista päästöistä tulee voimalan purkamisesta ja kierrätyksestä.

Sähkön päästökertoimen ollessa [2020] 141 g hiilidioksidia jokaista tuotettua kilowattituntia kohden. Aurinkovoimalan tuottamat päästösäästöt lasketaan siis seuraavasti:

(Sähkön päästökerroin - sähköntuotannon päästöt) x aurinkovoimalan tuotto, josta saadaan laskettua, että Ralos aurinkovoimala pienentää hiilijalanjälkeäsi 111,9 g CO2/kWh tai toisin sanoen 111,9 kg CO2/MWh.

HK-Turkis Oy on isän ja pojan omistama tarhausyritys. Tarhaustoiminta alkoi vuonna 1972, kun perustaja sai sisaren perheeltä lahjaksi yhden paritetun minkin. Ensimmäisen minkin saamasta kahdesta penikasta alkoi tarhaustoiminta pikku hiljaa kasvaa. Yritys on laajentunut ostamalla lopettavia tarhoja, ja viime vuosina yhtiön tuotanto on tuplaantunut. Tarhausta harjoitetaan nyt kuuden hehtaarin alueella ja varjotaloja on noin viisi kilometriä. Lisäksi yrityksellä on suuri hallitila, jossa he itse jalostavat ja pakkaavat tuotteet. Yritys on niin ekologinen, ettei tuotannosta jää mitään sivuvirtoja hukattavaksi, vaan kaikki toiminnasta tullut ”hukka” käytetään toiminnassa toisaalla. 

Asiakkaamme tahtotila oli saada jo valmiiksi ekologinen toiminta entistä ekologisemmaksi muuttamalla ostosähköenergia lähituotetuksi ja ympäristöystävällisemmäksi. Ralos aurinkovoimalalla asiakas sai omavaraisuusastetta korkeammaksi, joka lisäsi immuniteettia sähkön hintamuutoksiin merkittävästi. Koronan vuoksi hiljentyneen turkiskaupan vuoksi omat tuotantotilat oli tarkoitus saada tuottamaan eikä vain olemaan kuluerä yritykselle. Toki sähkölaskun pienentäminen oli myös vahva lisäarvo hankkeen toteutumiselle. ​

Motivan tilaama raportti aurinkosähköjärjestelmien paloturvallisuudesta. Loppukaneettina, "mikroinvertterit ovat turvallisin mahdollinen teknologia." 

Aurinkoenergiaasiantuntija Ralos on lanseerannut uudet R1000 ja R2000 mikroinvertterit, joilla on invertterimarkkinoiden suurin hyötysuhde neljän erillisen MPPT:n (maximum power point tracking) avulla. Ralos R1000 on tarkoitettu tasakattoasennuksiin ja R2000 maa-asennuksiin. R1000 ja R2000 ovat ensimmäiset kaupalliset mikroinvertterit uuden sukupolven suurille yli 500 Watin aurinkopaneeleille. Suuria yli 500 Watin paneeleita käytetään suuremmissa tasakatto- ja maa-asennuksissa.

Vaikka pienitehoisemmat mikroinvertterit ovat saaneet markkinoiden hyväksynnän etenkin valveutuneiden ostajien piirissä, on suurin este kehittymiselle ollut suhteellisen korkea invertteriteknologian wattihinta. Perinteisten keskusinvertterien valmistajat ovat huolissaan vanhentuneen invertteriteknologiansa wattihinnasta, operointikustannuksista sekä tietysti valokaaririskeistä ja paloturvallisuudesta. Perinteisten järjestelmien käyttäjät ovat huolissaan voimaloiden tuotoista, koska he eivät pysty seuraamaan yksittäisten paneelien tuottoja, eivätkä näin ollen tiedä voimaloissa piilevistä vioista.

Ralos R1000 ja R2000 -mikroinvertterit ovat invertteriteknologian huippua ja kehitetty tehokkaampaa aurinkoenergian tuotantoa varten. Invertterien tehotiheys on markkinoiden suurin ja inverttereistä saadaan huipputehoa 550 wattia ja jatkuvaa tehoa 500 wattia paneelia kohden. Invertteriin voidaan kytkeä mikä tahansa aurinkopaneeli, jonka avoimen piirin jännite on alle 60 volttia. Huipputehokas mikroinvertteriteknologia mahdollistaa hajautetun järjestelmän luomisen asiakkaalle, jossa yksikään rikkoutuminen ei vaaranna järjestelmän tuottoa. Lisäksi teknologian avulla saadaan aurinkovoimalasta huipputurvallinen hallitsemattomien jännitteiden jäädessä alle 60 voltin. Järjestelmän paneelikohtainen tuottoseuranta mahdollistaa täsmähuollot sekä avoimen tiedon voimalan toiminnasta asiakkaalle asti.
​
Ralos R1000 and R2000 mikroinverttereitä voidaan käyttää missä tahansa maa- tai kattoasennuksissa paneeleilla, joiden tehot ovat 300 watista jopa 600 wattiin (VOC alle 60 V). Mikroinvertterit ovat yhdistelmä huipputehokasta suorituskykyä, kustannustehokasta suunnittelua, avointa seurantaa ja vahvinta paloturvallisuutta. Mikroinverttereissä on integroitu vaihtojännitekaapelointi ja sisäänrakennettu WiFi-valvontalaite tekevät asennuksesta helppoa ja investointikustannukset ovat alhaiset. Etävalvontasovellukset ovat ladattavissa App Storesta ja Googlesta iPhonelle / iPadille ja Android-älypuhelimille / -tableteille. Jokaisen aurinkopaneelin sähköiset tiedot ja vikaraportit näytetään reaaliajassa.