Hvorfor Skære Solceller?

Contents:

1. Hvorfor Skære Solceller?
2. Principperne bag Skæring
3. Fordele ved 1/3-skærmede Paneler sammenlignet med Halv-skærmede Paneler
4. Hvorfor Producerer Producenter ikke 1/4-skåret eller Endda 1/5-skåret Solceller?
5. Konklusion

Hvorfor Skære Solceller?

I de seneste år har fotovoltaisk (PV) teknologi udviklet sig hurtigt og er blevet bredt anvendt. Efterspørgslen efter solpaneler med høj effekt stiger, og reduktion af energitab samtidig med at øge udgangseffekten af disse paneler er blevet et fokus for producenter verden over. At skære solceller er en teknik, der bruges til at forbedre panelernes effektivitet ved at gøre cellerne mindre, hvilket reducerer modstanden og forbedrer effektudgangen.

Men hvorfor er skæring af solceller kun blevet et populært emne i industrien for nylig? En årsag er øgningen i størrelsen af ​​siliciumvaffler fra 156 mm (M1) til 161,7 mm (M4). Denne størrelsesforøgelse har øget vaffelarealet og strømmen med cirka 7%, men det har også øget de elektriske tab med 15%. Dette fik industrien til at finde måder at reducere strømrelaterede tab på. Derudover kan skæring af celler reducere skyggetab fra cellens metal-elektroder og øge antallet af busbars, hvilket hjælper med at forbedre strømføringen.

Desuden tillader fremskridt inden for vaffel- og cellefremstillingsprocesser nu screening af fuldstørrelses celler uden behov for at genmåle skårne celler efter at de er delt. Dette strømliner produktionsprocessen, hvilket gør den mere effektiv og omkostningseffektiv.

Samlet set hjælper skæring af solceller i mindre stykker med at gøre solpaneler mere kraftfulde og effektive, hvilket imødekommer den stigende efterspørgsel efter højtydende løsninger inden for solenergi.

Principperne for at skære solceller

1. Skæreteknik

• Kvadrering af siliciumbarren: Bearbejdning af siliciumbarren til en blok, der opfylder de nødvendige specifikationer.
• Skæring og slibning af siliciumblokken: Fjernelse af enderne og fladning samt kantafskæring og afrunding af siliciumblokken.
• Limning af siliciumblokken: Limning af siliciumblokken til en arbejdsplade i forberedelse til trådskæring.
• Skæring af siliciumblokken: Anvendelse af en flertrådssav til at skære siliciumblokken i tynde siliciumvaffler.
• Rensning af siliciumvaffel: Rensning af vaffeloverfladen for slurry gennem forrensning, indstikning og ultralydsrensning.
• Sortering og emballering af siliciumvaffel: Klassificering af vafflerne efter standarder og emballering til opbevaring.

2. Skæreteknikker

LSC - Laser Scribing and Cleaving

Denne teknik er baseret på laserablationsteknologi. Halvskæringsteknologi bruger typisk laser til at skære, hvor standardstørrelsen af solceller skæres lodret langs de vigtigste busbarer i to lige store halvdele. Disse halvdele forbindes derefter gennem svejsning til serieforbindelse. Sådan fungerer det:
Proces: En laser skaber fuldlængde skribelinjer langs kanterne af den halvt skårne celle. I nogle tilfælde adskiller skæringen ikke fuldstændigt cellen, men efterlader en rille på cirka halvdelen af cellens tykkelse. Derefter brydes cellen mekanisk langs disse skribelinjer.
Fordele: Denne metode undgår at skabe kortslutningsveje i p-n-overgangen ved at udføre skæringen fra bagsiden af cellen. For Passivated Emitter and Rear Contact (PERC) celler med et komplet metalbelagt baglag forårsager oprettelsen af en lille åbning på bagsiden ikke noget effekttab.
Innovationer: Fraunhofer CSP har udviklet og patenteret en avanceret version af LSC-teknikken. Dette involverer anvendelse af laser skæring på let bøjede solceller, hvor skæring og brud forekommer i samme station.

TMC - Termisk Mekanisk Kløvning

I modsætning til LSC bruger TMC ikke ablationsteknikker, der kan forårsage mikrosprækker. I stedet anvendes en højt koncentreret termisk gradient langs kanten af den halvt skårne celle, hvilket inducerer lokalt mekanisk stress, der resulterer i brud.
Proces: Ved at anvende en termisk gradient gennemgår materialet lokal mekanisk stress, hvilket fører til brud uden at ablatere materialet.
Fordele: TMC-processer involverer ikke ablation og reducerer samlede termiske sideeffekter, hvilket minimerer strukturelle skader på vaffel, når procesparametrene er optimerede.
Innovation: Noget udstyr til TMC halvt skårne celler er allerede tilgængeligt kommercielt eller under udvikling. Bemærkelsesværdige producenter inkluderer 3D-Micromac AG og Innolas Solutions GmbH fra Tyskland.

I sammenfatning indebærer skæring af solceller en række præcise trin for at sikre optimal ydelse og effektivitet. Både LSC- og TMC-teknikker tilbyder forskellige fordele og kan vælges baseret på specifikke behov og produktionskapaciteter.

Fordele ved 1/3-skårne celler sammenlignet med halv-skårne celler

1. Reduceret modstandstab og øget effektudgang

En kilde til effekttab i solpaneler er modstandstab, som opstår under strømoverførsel. Solceller bruger busbars til at forbinde til tilstødende ledninger og celler, og strømmen, der løber gennem disse busbars, forårsager energitab. Ved at skære solceller i halve bliver den strøm, der produceres af hver celle, halveret, hvilket resulterer i lavere modstandstab, når strømmen løber gennem solpanelernes celler og ledninger.

Ved at bruge formelen for elektrisk effekttab P=I2RP = I^2RP=I2R, reduceres effekttab betydeligt, når strømmen reduceres til en tredjedel af dens oprindelige værdi. Med 1/3-skårne celler er strømmen kun en tredjedel af den oprindelige celle, sammenlignet med halvdelen i halv-skårne celler. Dette reducerer yderligere serieresistansen i cellerne, hvilket minimerer energitab og dermed øger effektudgangen og effektiviteten af solmodulerne.

2. Reduceret hot spot effekt

I traditionelle fuldstørrelses cellemoduler kan en skygge over en celle skabe et hot spot, hvilket kan føre til præstationsnedgang eller endda skade på cellen. Teknologien med 1/3-skårne celler reducerer risikoen for hot spots ved at øge antallet af celler og dermed sænke strømmen i hver celle. Med en mere ensartet varmefordeling og reducerede effekter af hot spots har 1/3-skårne moduler en forlænget levetid og højere langsigtet pålidelighed.

3. Øget Fyldningsfaktor

Fyldningsfaktoren (FF) er en måleenhed for kvaliteten af en solcelle. Denne beregnes som den tilgængelige effekt ved maksimal effektpunkt (Pm) divideret med åben kredsløbsspænding (VOC) og kortslutningsstrøm (ISC):

Fyldningsfaktoren påvirkes direkte af cellens seriemodstand, shuntmodstande og diodetab. En øgning i shuntmodstand (Rsh) og en reduktion i seriemodstand (Rs) fører til en højere fyldningsfaktor, hvilket resulterer i større effektivitet og bringer cellens effektudgang tættere på dens teoretiske maksimum.

Teknologien med 1/3-skårne celler forbedrer styringen af strømmen, øger modulens fyldningsfaktor og præsterer derfor bedre under reelle driftsforhold.

4. Forbedret skyggetolerance

Sammenlignet med fuldstørrelses celler viser halvskårne celler større modstandskraft over for skyggeeffekter. Dette skyldes ikke selve cellerne, men snarere den ledningsmetode, der anvendes til at forbinde de halvskårne celler inden for panelet. I traditionelle solpaneler bygget med fuldstørrelses celler er celler forbundet i serie, hvor skygge over én celle i en serie kan forhindre hele rækken i at generere strøm. Et standardpanel har typisk 3 rækker af uafhængigt forbundne celler, så skygge over én celle i en række eliminerer halvdelen af dette panels effektudgang.

På samme måde er halvskårne celler også forbundet i serie, men paneler fremstillet med halvskårne celler har dobbelt antallet af celler (120 i stedet for 60), hvilket resulterer i dobbelt så mange uafhængige cellerækker. Denne ledningskonfiguration reducerer effekttab i paneler bygget med halvskårne celler, når en enkelt celle er skygget, da skygge over én celle kun kan eliminere en sjette del af panellets samlede effektudgang.

I forlængelse heraf udviser 1/3-cut-celler endnu lavere følsomhed over for lokal skygge sammenlignet med half-cut-celler. Selv om nogle cellesegmenter er skyggede, forbliver den samlede effekt stort set upåvirket, hvilket sikrer en højere samlet effektivitet i elproduktionen.

5. Forbedret Markedskonkurrenceevne

Den forbedrede ydelse og effektivitet af 1/3-skårne moduler gør dem mere konkurrencedygtige på markedet og i stand til at imødekomme kravene fra high-end markeder og specialiserede applikationer. Denne forbedring reducerer omkostningerne til udgifter, hvilket resulterer i højere økonomiske fordele.
Med øget effektudgang pr. modul er der behov for færre moduler til at generere den nødvendige elektricitet både til jordmonterede og tagmonterede solinstallationer. Denne reduktion i antallet af moduler bidrager til at minimere det nødvendige pladsbehov til installation. For store solcellefarme til kommerciel brug hjælper det mindre pladsbehov med at reducere den jord, der er nødvendig for at etablere solfotovoltaiske anlæg. Dette reducerer igen kapitaludgifterne for soludviklere, da land repræsenterer en betydelig initial investering for opførelse af store solkraftanlæg.

Hvorfor producerer producenter ikke 1/4-skårne eller endda 1/5-skårne solceller?

Mens 1/4-skårne og 1/5-skårne moduler kunne tilbyde en lidt højere effektudgang pr. modul, indebærer optimering af en energiløsning at tage hensyn til yderligere produktionskompleksiteter.

Specifikt kræver inkorporering af flere skæringer af solceller yderligere bypass-dioder til kredsløbsbeskyttelse inden for modulet. Dette øger brugen af råmaterialer, hvilket resulterer i ekstra omkostninger og forlængede produktionsfrister. For boligløsninger inden for solenergi, der fokuserer på omkostningsreduktion sammen med effektivitet, er det fordelagtigt at holde modulerne slanke og enkle. 1/3-skårne solceller, der kun kræver tre bypass-dioder, opnår en balance mellem overkommelighed og forbedret ydelse for slutbrugere. Denne design mindsker også risici forbundet med fremtidige opgraderinger samtidig med at de maksimerer nuværende effektivitetskapaciteter.

Konklusion

Sammenlignet med halv-skårne celler forbedrer 1/3-skårne solceller betydeligt den samlede ydelse og effektivitet af solpanelmoduler ved yderligere at reducere strøm og modstand, minimere effekttab, optimere varmefordeling og forbedre komponentens pålidelighed. Disse fordele gør 1/3-skårneteknologi mere attraktiv for high-end-applikationer og specifikke scenarier. På trods af den mere komplekse produktionsproces opvejer ydeevneforbedringerne og økonomiske fordele ofte disse ekstra omkostninger.

Maysun Solar har specialiseret sig i produktion af høj kvalitet fotovoltaiske moduler siden 2008. Udover Balkon Solar Power Station tilbyder Maysun Solar et bredt udvalg af fuld sorte, sorte ramme, sølv og glas-glas solpaneler, der anvender halv-skårne, MBB, IBC og HJT teknologier. Disse paneler tilbyder overlegen ydeevne og stilfulde designs, der harmonerer problemfrit med enhver bygning. Maysun Solar har med succes etableret kontorer, lagre og langvarige forhold til fremragende installatører i mange lande! Kontakt os venligst for de nyeste modultilbud eller enhver PV-relateret forespørgsel. Vi glæder os til at hjælpe dig.

Referencer:

Sharma, N. (2024, 15. marts). Halvskårne solceller - er de hypen værd? Ornate Solar. https://ornatesolar.com/blog/why-should-you-choose-half-cut-cell-modules-for-your-solar-projects

Trina Solar. (2022, 31. oktober). Hvad er den store hype om 1⁄3-Cut solceller? https://www.trinasolar.com/us/resources/blog/third-cut-solar-cells

Wikipedia-bidragsydere. (2024, 21. april). Solcellers effektivitet. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar-cell_efficiency

Det kan du også lide: