Защо се режат слънчеви клетки?

Contents:

1. Защо се режат слънчеви клетки?
2. Принципите на рязането
3. Предимствата на панелите с разрез 1/3 пред полуразрезаните панели
4. Защо производителите не произвеждат слънчеви клетки с разрез 1/4 или дори 1/5?
5. Заключение

Защо се режат слънчеви клетки?

В последните години технологията на фотоволтаичните (PV) панели бързо напредва и става широко използвана. Нараства търсенето на соларни панели с висока мощност, а намаляването на енергийните загуби и увеличаването на изходната мощност на тези панели са фокус за производителите по света. Рязането на слънчеви клетки е техника, използвана за подобряване на ефективността на панелите чрез умаление на размера на клетките, което намалява съпротивлението и подобрява изходната мощност.

Но защо рязането на слънчеви клетки е станало популярна тема само в последно време? Една от причините е увеличението на размера на силициевите лъжици от 156 мм (M1) до 161.7 мм (M4). Това увеличение на размера увеличи площта на лъжицата и текущото с около 7%, но също така увеличи електрическите загуби с 15%. Това подтикна индустрията да намери начини за намаляване на загубите, свързани с текущото. Освен това, рязането на клетките може да намали загубите от сянка, причинени от металните електроди на клетката, и да увеличи броя на шините за ток, което помага за подобряване на тока.

Освен това, напредъкът в производствените процеси на лъжици и клетки позволява сега да се сканират цели клетки без нужда от повторно измерване на рязаните клетки след тяхното разделяне. Това оптимизира производствения процес, правейки го по-ефективен и икономически изгоден.

За крайна сметка, рязането на слънчеви клетки на по-малки части помага да се направят соларните панели по-мощни и ефективни, отговаряйки на нарастващото търсене за високопроизводителни решения за слънчева енергия.

Принципите на рязането

1. Процес на рязане

• Изравняване на силициевия бар: Обработка на силициевия бар до блок, който отговаря на изискваните спецификации.
• Рязане и шлайфане на силициевия блок: Премахване на краищата и изравняване, фасетиране и закръгляне на силициевия блок.
• Залепване на силициевия блок: Залепване на силициевия блок към работен план за подготовка за рязане с тел.
• Рязане на силициевия блок: Използване на многожична режеща машина, за да се изрежат тънки силициеви лъжици.
• Почистване на силициевия лъжиц: Почистване на повърхността на лъжицата от слурия чрез предварително почистване, вмъкване и ултразвуково почистване.

2. Техники за рязане

(1) LSC - Лазерно срязване и чупене

Тази техника се основава на технологията на лазерната аблация. Типично полуразрезаните клетки използват лазерно срязване, при което стандартните слънчеви клетки се разрязват вертикално по основните шини на две равни половини. Тези половини след това се свързват чрез заваряване за серийно включване. Ето как работи процесът:
Процес: Лазерът създава срязващи линии по цялата дължина вдълж ръбовете на полуразрезаната клетка. В някои случаи срязването не разделя напълно клетката, а оставя жлеб с дълбочина около половината от дебелината на клетката. След това клетката се механично чупи по тези срязващи линии.
Предимства: Този метод избягва създаването на къси пътища в p-n прехода, като срязва отзад клетката. За клетки с пасивиран емитер и задна метална контактна площ PERC, създаването на малка отворче отзад не предизвиква загуба на мощност.
Иновации: Фраунхофер CSP е разработил и патентовал подобрена версия на LSC техниката. Тя включва прилагане на лазерни срязвания върху леко извити слънчеви клетки, постигайки процес в една стъпка, където срязването и чупенето се извършват на една и съща станция.

(2) TMC - Термомеханично чупене

За разлика от LSC, TMC не използва техники за аблация, които могат да предизвикат микропукнатини. Вместо това прилага силно концентриран градиент на топлина по ръба на полуразрезаната клетка, предизвиквайки локализирано механично напрежение, което води до напукване.
Процес: Чрез прилагане на топлинен градиент материалът претърпява местно механично напрежение, което довежда до напукване без аблация на материала.
Предимства: TMC процесите не включват аблация и намаляват общите топлинни странични ефекти, което намалява структурните повреди на лъжиците, когато параметрите на процеса са оптимизирани.
Иновации: Някои оборудвания за TMC полуразрезани клетки вече са комерсиално налични или се разработват. Известни производители включват 3D-Micromac AG и Innolas Solutions GmbH от Германия.

В заключение, рязането на слънчеви клетки включва поредица от точни стъпки, за да се осигури оптимална производителност и ефективност. И двете техники LSC и TMC предлагат различни предимства и могат да бъдат избрани в зависимост от специфичните нужди и производствени възможности.

Предимствата на панелите с разрез 1/3 пред полуразрезаните панели

1. Намалени загуби от съпротивление и увеличена изходна мощност

Една от източниците на загуби на мощност в слънчевите панели е загубата от съпротивление, която възниква по време на токовата трансмисия. Слънчевите клетки използват шини за свързване със съседни проводи и клетки, а тока, който тече през тези шини, води до загуби на енергия. Чрез разрязване на слънчевите клетки на половини, произведеният от всяка клетка ток се намалява наполовина, което води до по-ниски загуби от съпротивление при течението на тока през клетките и проводите на слънчевия панел.

С използването на формулата за загубата на електрическа мощност P=I^2R, когато тока се намаля до една трета от първоначалната му стойност, загубата на мощност се намаля значително. С клетки с разрез 1/3 токът е само една трета от този на оригиналната клетка, в сравнение с половината при полуразрезаните клетки. Това допълнително намалява серийното съпротивление на клетките, намалявайки загубите на енергия и така увеличавайки изходната мощност и ефективността на соларните модули.

2. Намален ефект на гореща точка

В традиционните модули с пълно размерни клетки, ако една клетка е засенчена, това може да създаде гореща точка, водеща до намаление на ефективността или дори до повреда на клетката. Технологията на клетките с разрез 1/3 намалява риска от горещи точки, като увеличава броя на клетките и по този начин намалява тока във всяка клетка. С по-равномерно разпределение на топлината и намалени ефекти от горещи точки, модулите с разрез 1/3 имат по-дълъг живот и по-голяма дългосрочна надеждност.

3. Увеличен попълнителен фактор

Попълнителният фактор (FF) е мярка за качеството на слънчевата клетка. Той представлява наличната мощност в точката на максимална мощност (Pm), разделена на напрежението на отворен циркуит (VOC) и тока на късо съединение (ISC):

Попълнителният фактор е директно засегнат от стойностите на серийното и шунтовото съпротивление на клетката и загубите от диодите. Увеличаването на шунтовото съпротивление (Rsh) и намаляването на серийното съпротивление (Rs) водят до по-висок попълнителен фактор, което води до по-голяма ефективност и приближава изходната мощност на клетката към нейния теоретичен максимум.

Технологията на клетките с разрез 1/3 подобрява управлението на тока, увеличава попълнителния фактор на модула и по този начин осигурява по-добра работа при реални експлоатационни условия.

4. Подобрена толерантност на сянка

В сравнение със слънчевите клетки с пълен размер, полуразрезаните клетки проявяват по-голяма устойчивост към ефектите на сянката. Това не се дължи на самите клетки, а на метода на свързване, използван за свързването на полуразрезаните клетки вътре в панела. В традиционните слънчеви панели, изградени с клетки с пълен размер, клетките се свързват серийно, където засенчването на една клетка в серия може да спре целия ред от произвеждане на енергия. Стандартният панел обикновено има 3 реда от независимо свързани клетки, така че засенчването на една клетка в реда елиминира половината от изходната мощност на този панел.

Подобно на това, полуразрезаните клетки също се свързват серийно, но панелите, изградени с полуразрезани клетки, имат два пъти повече клетки (120 вместо 60), което води до два пъти повече независими редове от клетки. Тази конфигурация на свързване намалява загубата на мощност в панелите с полуразрезани клетки, когато една клетка е засенчена, тъй като засенчването на една клетка може да елиминира само една шеста от общата изходна мощност на панела.

По аналогия, клетките с разрез 1/3 проявяват още по-ниска чувствителност към местното засенчване в сравнение с полуразрезаните клетки. Дори ако някои сегменти на клетките са засенчени, общата изходна мощност остава почти непроменена, което осигурява по-висока обща ефективност в генерацията на електричество.

5. Подобрена пазарна конкурентоспособност

Подобрената производителност и ефективност на модулите с разрез 1/3 ги прави по-конкурентоспособни на пазара, способни да удовлетворят изискванията на високо стойностни пазари и специализирани приложения. Тази подобрена ефективност намалява разходите за разходи, което води до по-големи икономически ползи.

С увеличената изходна мощност на модул, се нуждаете от по-малко модули за генериране на необходимото количество електричество както за почвени, така и за покривни слънчеви инсталации. Това намаляване на броя модули спомага за намаляване на необходимото пространство за инсталация. За големите соларни ферми за производство на електроенергия помага да се намали необходимото пространство за установяване на фотоволтаични соларни централи.

Защо производителите не произвеждат слънчеви клетки с разрез 1/4 или дори 1/5?

Въпреки че модулите с разрез 1/4 и 1/5 може да предложат леко по-висока изходна мощност на модул, оптимизирането на енергийното решение включва вземането предвид на допълнителните производствени сложности.

Конкретно, включването на повече разрези на слънчевите клетки изисква допълнителни обходни диоди за защита на цепите в модула. Това увеличава използването на суровини, което води до допълнителни разходи и удължаване на производствените срокове. За решенията за слънчеви панели за домашно приложение, фокусирани върху намаляване на разходите при запазване на ефективността, поддържането на прости и функционални модули е предимство. Слънчевите клетки с разрез 1/3, които изискват само три обходни диоди, постигат баланс между достъпност и подобрена производителност за крайния потребител. Този дизайн също така намалява рисковете, свързани с бъдещи актуализации, като максимизира съществуващите възможности за ефективност.

Заключение

Слънчевите клетки с разрез 1/3 значително подобряват общата производителност и ефективност на модулите за слънчеви панели в сравнение с полуразрезаните клетки, като допълнително намаляват тока и съпротивлението, минимизират загубите на мощност, оптимизират разпределението на топлината и подобряват надеждността на компонентите. Тези предимства правят технологията с разрез 1/3 по-привлекателна за висококачествени приложения и специфични сценарии. Въпреки по-сложния производствен процес, подобренията в производителността и икономическите ползи често превъзхождат тези допълнителни разходи.

Maysun Solar се специализира в производството на висококачествени фотоволтаични модули от 2008 година. Освен Балконната слънчева електроцентрала, Maysun Solar предлага разнообразие от модули в цялостно черно, с черна рамка, сребърни и стъкло-стъкло, използващи технологии полуразрез, MBB, IBC и HJT. Тези панели предлагат изключителна производителност и стилни дизайни, които се вписват перфектно във всеки вид сграда. Maysun Solar успешно установи офиси, складове и дългосрочни отношения с отлични инсталиращи фирми в множество страни! Моля, свържете се с нас за най-новите оферти на модули или за всички въпроси, свързани със слънчевите инсталации. Ние с нетърпение очакваме да ви помогнем.

Препратки:

Шарма, Н. (2024, 15 март). Половинчати соларни клетки - заслужават ли си хейта? Ornate Solar. https://ornatesolar.com/blog/why-should-you-choose-half-cut-cell-modules-for-your-solar-projects

Трина Солар (Trina Solar). (2022 г., 31 октомври). Каква е голямата шумотевица около слънчевите клетки с 1⁄3 разрез? https://www.trinasolar.com/us/resources/blog/third-cut-solar-cells

Вносители: Wikipedia. (2024 г., 21 април). Ефективност на соларните клетки. Уикипедия. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar-cell_efficiency

Може също да ви хареса: