Obsah:
- Prečo rezať solárne články?
- Princípy rezania
- Výhody 1/3-rezových panelov oproti polovičným panelom
- Prečo výrobcovia nevyrábajú 1/4-rezové alebo dokonca 1/5-rezové solárne články?
- Záver
Prečo rezať solárne články?
V posledných rokoch sa fotovoltaická (PV) technológia rýchlo pokročila a stala sa široko používanou. Dopyt po vysoko-výkonných solárnych paneloch stúpa a redukcia energetických strát a zvýšenie výkonu týchto panelov sa stalo prioritou výrobcov po celom svete. Rezanie solárnych článkov je technika, ktorá zvyšuje účinnosť panelov tým, že zmenšuje samotné články, čím sa znižuje odpor a zlepšuje sa výkon.
Prečo však rezanie solárnych článkov až nedávno začalo byť populárnou témou v priemysle? Jedným z dôvodov je zvýšenie veľkosti kremíkových plátov z 156 mm (M1) na 161,7 mm (M4). Toto zväčšenie veľkosti zvýšilo plochu plátu a prúd o približne 7%, ale zároveň aj elektrické straty o 15%. To viedlo priemysel k hľadaniu spôsobov, ako redukovať straty spojené s prúdom. Okrem toho môže rezanie článkov znížiť straty zatienenia od kovových elektród článku a zvýšiť počet vodičov (busbars), čo pomáha zlepšiť tok prúdu.
Ďalej, pokroky vo výrobe plátov a článkov umožňujú teraz skríning celých článkov bez potreby znovu merania rozrezaných častí. Týmto sa zjednodušuje výrobný proces a zvyšuje jeho efektivitu a nákladovú efektívnosť.
Celkovo povedané, rezanie solárnych článkov na menšie kusy pomáha zvyšovať výkon a účinnosť solárnych panelov, čím sa zodpovedá rastúcemu dopytu po vysoko-výkonných riešeniach solárnej energie.
Princípy rezania
1. Proces rezania
- Rozdelenie kremíkovej tyče: Spracovanie kremíkovej tyče na blok, ktorý spĺňa požadované špecifikácie.
- Rezanie a brúsenie kremíkovej tyče: Odstránenie koncovek, vyrovnávanie hrán, skosenie a zaoblenie kremíkovej tyče.
- Lepenie kremíkovej tyče: Pripojenie kremíkovej tyče k pracovnej doske pripravenej na drôtové rezanie.
- Rezanie kremíkovej tyče: Použitie viacdutinkovej píly na rezanie kremíkovej tyče na tenké kremíkové platne.
- Čistenie kremíkovej platne: Čistenie povrchu platne od zmesi prostredníctvom predčistiacich postupov, vloženia a ultrazvukového čistenia.
- Triedenie a balenie kremíkovej platne: Triedenie platní podľa štandardov a balenie na skladovanie.
2. Techniky rezania
(1) LSC - Laserové zarážanie a lámanie
Táto technika využíva technológiu laserového odparovania. Polovičné solárne články bežne používajú laserové rezanie, kde sú štandardné solárne články zreznuté vertikálne pozdĺž hlavných vodičov na dve rovnaké polovice. Tieto polovice sú potom prepojené zváraním na sériové pripojenie.
Proces: Laser vytvára úplné rýhovacie línie pozdĺž hrán polovičného solárneho článku. V niektorých prípadoch rýhovanie neoddieľuje úplne článok, ale necháva drážku asi do polovice hrúbky článku. Článok je potom mechanicky lámaný pozdĺž týchto rýhovacích línií.
Výhody: Táto metóda sa vyhýba vytváraniu spárových dráh v p-n prechode tým, že rýhovanie vykonáva zozadu článku. Pre články s pasivovaným emitorom a zadným kontaktným spojom (PERC) s kompletnou zadnou kovovou vrstvou nevedie vytvorenie malej otvorky na zadnej strane k žiadnej strate výkonu.
Inovácie: Fraunhofer CSP vyvinul a patentoval pokročilú verziu techniky LSC. Táto verzia zahŕňa aplikáciu laserového rýhovania na mierne ohnuté solárne články, dosahujúc jednostupňový proces, kde rýhovanie a lámanie sa uskutočňujú v jednej stanici.
(2) TMC - Termomechanické lámanie
Na rozdiel od LSC, TMC nepoužíva ablačné techniky, ktoré môžu spôsobiť mikropukliny. Namiesto toho aplikuje vysoko koncentrovaný teplotný gradient pozdĺž hrany polovičného solárneho článku, čo indukuje lokálny mechanický stres a spôsobuje trhliny.
Proces: Aplikáciou teplotného gradientu materiál prechádza lokálnym mechanickým stresom, ktorý vedie k trhlinám bez odparovania materiálu.
Výhody: Procesy TMC nezahŕňajú ablačné procesy a redukujú celkové tepelné vedľajšie účinky, čím minimalizujú štrukturálne poškodenie platní pri optimalizácii procesných parametrov.
Inovácia: Niektoré vybavenie pre polovičné solárne články TMC je už komerčne dostupné alebo sa vyvíja. Významnými výrobcami sú 3D-Micromac AG a Innolas Solutions GmbH z Nemecka.
V záverečnom hodnotení, rezanie solárnych článkov zahŕňa sériu presných krokov s cieľom zabezpečiť optimálny výkon a účinnosť. Obe techniky LSC a TMC ponúkajú rôzne výhody a môžu byť vybrané podľa konkrétnych potrieb a výrobných schopností.
Výhody 1/3-rezových panelov oproti polovičným panelom
1. Redukcia straty odporu a zvýšenie výstupného výkonu
Jedným z dôvodov strát energie vo fotovoltaických paneloch je strata odporu, ktorá nastáva počas prenosu prúdu. Solárne články používajú vodiče na pripojenie k susedným drôtom a článkom, pričom prúd pretekajúci týmito vodičmi spôsobuje určité energetické straty. Rezaním solárnych článkov na polovice sa prúd vyprodukovaný každým článkom halí, čo vedie k nižším stratám odporu, keďže prúd tečie cez články a vodiče solárneho panelu. Podľa vzorca pre stratu elektrickej energie P = I^2R, keď sa prúd zníži na jednu tretinu svojej pôvodnej hodnoty, strata energie sa výrazne znižuje. S 1/3-rezovými článkami je prúd len tretinový oproti pôvodnému článku, na rozdiel od polovice pri polovičných článkoch. Toto ďalej redukuje sériový odpor článkov, minimalizuje straty energie a tým zvyšuje výstupný výkon a účinnosť solárnych modulov.
2. Redukcia efektu horúceho miesta
V tradičných moduloch s plno-rozmernými článkami môže prípadné zatienenie článku viesť k vytvoreniu horúceho miesta, čo vedie k degradácii výkonu alebo dokonca poškodeniu článku. Technológia 1/3-rezových článkov redukuje riziko horúceho miesta zvyšovaním počtu článkov a tým znížením prúdu v každom článku. S rovnomernejším rozložením tepla a redukciou efektov horúceho miesta majú moduly s 1/3-rezovými článkami predĺženú životnosť a vyššiu dlhodobú spoľahlivosť.
3. Zvýšený faktor vyplnenia
Faktor vyplnenia (FF) je ukazovateľ kvality solárneho článku. Tento faktor je dostupný výkon v bode maximálneho výkonu (Pm) delený otvoreným napätím (VOC) a krátkozákrutovým prúdom (ISC):
Faktor vyplnenia je priamo ovplyvnený hodnotami sériového a paralelného odporu článku a stratami diód. Zvýšenie paralelného odporu (Rsh) a zníženie sériového odporu (Rs) vedie k vyššiemu faktoru vyplnenia, čo následne zvyšuje účinnosť a približuje výkon článku k jeho teoretickému maximu.
Technológia 1/3-rezových článkov zlepšuje riadenie prúdu, zvyšuje faktor vyplnenia modulu a tým dosahuje lepšie výkony v reálnych prevádzkových podmienkach.
4. Zlepšená tolerancia voči tieňom
V porovnaní s plno-rozmernými článkami preukazujú polovičné články väčšiu odolnosť voči tieňovým efektom. Tento jav nie je spôsobený samotnými článkami, ale spôsobom, akým sú polovičné články pripojené v panele. V tradičných solárnych paneloch s plno-rozmernými článkami sú články pripojené sériovo, pričom zatienenie jedného článku v sérii môže zastaviť výrobu energie celej rady. Bežný panel má typicky 3 riadky nezávisle pripojených článkov, takže zatienenie jedného článku v riadku eliminuje polovicu výstupného výkonu tohto panela.
Podobne aj polovičné články sú pripojené sériovo, ale panely vyrobené s polovičnými článkami majú dvojnásobný počet článkov (120 namiesto 60), čo vedie k dvojnásobnému počtu nezávislých riadkov článkov. Tento spôsob pripojenia znižuje stratu výkonu v paneloch s polovičnými článkami v prípade, že je zatienený jeden článok, pretože zatienenie jedného článku môže eliminovať len jednu šiestinu celkového výstupného výkonu tohto panela.
1/3-rezové články preukazujú ešte nižšiu citlivosť na miestne zatienenie v porovnaní s polovičnými článkami. Aj keď sú niektoré segmenty článkov zatienené, celkový výstupný výkon zostáva väčšinou neovplyvnený, čo zabezpečuje vyššiu celkovú účinnosť pri výrobe elektriny.
5. Zvýšená trhová konkurencieschopnosť
Zlepšený výkon a účinnosť 1/3-rezových modulov ich robia konkurencieschopnejšími na trhu, schopnými uspokojiť požiadavky vysokokvalitných trhov a špecializovaných aplikácií. Tento pokrok znižuje náklady na prevádzku a prináša vyššie ekonomické výhody.
S nárastom výstupného výkonu na modul sa potreba menej modulov na generovanie potrebnej elektriny pre pozemné a strešné solárne inštalácie. Tento pokles počtu modulov prispieva k minimalizácii potrebnej plochy na inštaláciu. Pre veľké solárne farmy na výrobu elektriny táto menšia požiadavka na priestor pomáha znížiť potrebnú plochu na zriadenie solárnych fotovoltaických zariadení. Tým sa znižujú kapitálové náklady na vývoj solárnych technológií, pretože pôda predstavuje významnú počiatočnú investíciu pri budovaní veľkých solárnych elektrární.
Prečo výrobcovia nevyrábajú 1/4-rezové alebo dokonca 1/5-rezové solárne články?
Výrobcovia zvyčajne nevyrábajú solárne články s rezmi 1/4 alebo 1/5, napriek tomu, že každý modul môže ponúkať o niečo vyšší výkon. Optimalizácia energetického riešenia zahŕňa zváženie ďalších výrobných komplikácií.
Konkrétne, zahrnutie viacerých rezov solárnych článkov vyžaduje ďalšie obchodné diódy na ochranu obvodu v rámci modulu. To zvyšuje spotrebu surovín, čo vedie k zvýšeným nákladom a predĺženiu výrobných časov. Pre domáce solárne riešenia zamerané na znižovanie nákladov spolu s efektívnosťou je výhodné udržiavať moduly jednoduché a prehľadné. Solárne články s rezmi 1/3 vyžadujú len tri obchodné diódy, čím dosahujú rovnováhu medzi cenovo dostupnými a vylepšenými výkonnostnými vlastnosťami pre koncových používateľov.
Záver
Solárne články s rezmi 1/3, v porovnaní s polovičnými článkami, výrazne zvyšujú celkový výkon a účinnosť solárnych panelových modulov tým, že ďalej znižujú prúd a odpor, minimalizujú stratu výkonu, optimalizujú distribúciu tepla a zvyšujú spoľahlivosť komponentov. Tieto výhody robia technológiu 1/3-rezových článkov atraktívnejšou pre vysoko kvalitné aplikácie a špecifické scenáre. Napriek zložitejšiemu výrobnému procesu, vylepšenia výkonu a ekonomické výhody často prevažujú tieto dodatočné náklady.
Maysun Solar sa špecializuje na výrobu vysokokvalitných fotovoltaických modulov od roku 2008. Okrem balkónovej solárnej elektrárne ponúka Maysun Solar širokú škálu solárnych panelov v plne čiernej, čiernej rámovej, striebornej a sklo-sklo variante, ktoré využívajú technológie polovičných rezov, MBB, IBC a HJT. Tieto panely ponúkajú vynikajúci výkon a štýlový dizajn, ktorý sa bezproblémovo hodí k akémukoľvek budovaniu. Maysun Solar úspešne zriadil kancelárie, sklady a dlhodobé vzťahy s vynikajúcimi inštalatérmi v mnohých krajinách! Prosím, kontaktujte nás pre najnovšie ponuky modulov alebo akékoľvek otázky týkajúce sa PV. Tešíme sa, že vám pomôžeme.
Odkazy:
Sharma, N. (2024, 15. marca). Polovičné solárne články - stoja za ten humbuk? Ornate Solar. https://ornatesolar.com/blog/why-should-you-choose-half-cut-cell-modules-for-your-solar-projects
Spoločnosť Trina Solar. (2022, 31. októbra). Čo je to za veľký humbuk okolo 1⁄3-Cut solárnych článkov? https://www.trinasolar.com/us/resources/blog/third-cut-solar-cells
Prispievatelia Wikipédie. (2024, 21. apríla). Účinnosť solárnych článkov. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar-cell_efficiency
Môže sa vám tiež páčiť: