Contents:

1. Γιατί να κόψετε ηλιακά κύτταρα;

2. Οι αρχές της κοπής

3. Πλεονεκτήματα των πανελ 1/3-cut έναντι των πανελ half-cut

4. Γιατί οι κατασκευαστές δεν παράγουν ηλιακά κύτταρα 1/4-cut ή ακόμη και 1/5-cut;

5. Συμπέρασμα

Γιατί να κόβουμε τα ηλιακά κύτταρα;

Τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογία φωτοβολταϊκών (PV) έχει προχωρήσει γρήγορα και έχει γίνει ευρέως χρησιμοποιούμενη. Η ζήτηση για ηλιακούς πάνελ υψηλής ισχύος αυξάνεται, και η μείωση των απωλειών ενέργειας και η αύξηση της ισχύος εξόδου αυτών των πάνελ έχει γίνει σημαντική επικέντρωση για τους κατασκευαστές παγκοσμίως. Το κόψιμο των ηλιακών κυττάρων είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για να βελτιώσει την απόδοση του πάνελ κάνοντας τα κύτταρα μικρότερα, μειώνοντας έτσι την αντίσταση και βελτιώνοντας την ισχύ εξόδου.

Ωστόσο, γιατί το κόψιμο των ηλιακών κυττάρων έχει γίνει μόνο πρόσφατα δημοφιλές θέμα στη βιομηχανία; Ένας λόγος είναι η αύξηση του μεγέθους των πυρήνων πυριτίου από 156mm (M1) σε 161.7mm (M4). Η αύξηση αυτή έχει αυξήσει την επιφάνεια του πυρήνα και το ρεύμα κατά περίπου 7%, αλλά έχει αυξήσει επίσης τις ηλεκτρικές απώλειες κατά 15%. Αυτό ώθησε τη βιομηχανία να βρει τρόπους για τη μείωση των απωλειών που σχετίζονται με το ρεύμα. Επιπλέον, το κόψιμο των κυττάρων μπορεί να μειώσει τις απώλειες σκίασης από τους μεταλλικούς ηλεκτρόδιους του κυττάρου και να αυξήσει τον αριθμό των busbars, βελτιώνοντας έτσι τη ροή του ρεύματος.

Επιπλέον, οι προηγμένες διαδικασίες κατασκευής πυρήνων και κυττάρων τώρα επιτρέπουν τον έλεγχο πλήρους μεγέθους κυττάρων χωρίς την ανάγκη επαναμέτρησης των κομμένων κυττάρων μετά τη διαίρεσή τους. Αυτό βελτιώνει τη διαδικασία παραγωγής, καθιστώντας την πιο αποδοτική και οικονομική.

Συνοψίζοντας, το κόψιμο των ηλιακών κυττάρων σε μικρότερα κομμάτια βοηθά στην κατασκευή ηλιακών πάνελ πιο ισχυρών και αποδοτικών, προκειμένου να ανταποκριθούν στην αυξανόμενη ζήτηση για λύσεις υψηλής απόδοσης ηλιακής ενέργειας.

Αρχές Κοπής Ηλιακών Κυττάρων

1. Διαδικασία Κοπής

Διαμόρφωση του Πυρήνα Πυριτίου: Επεξεργασία του πυρήνα πυριτίου σε ένα μπλοκ που πληροί τις απαιτούμενες προδιαγραφές.
Κοπή και Τρίψιμο του Μπλοκ Πυριτίου: Αφαίρεση των άκρων και επίπεδωση, στρογγύλεμα και στρογγύλεμα των γωνιών του μπλοκ πυριτίου.
Κόλληση του Μπλοκ Πυριτίου: Σύνδεση του μπλοκ πυριτίου σε μία πλάκα εργασίας για προετοιμασία για κοπή με σύρμα.
Κοπή του Μπλοκ Πυριτίου: Χρήση πολυσύρματης πριονίσας για να κοπεί το μπλοκ πυριτίου σε λεπτές γκοφρέτες πυριτίου.
Καθαρισμός της Γκοφρέτας Πυριτίου: Καθαρισμός της επιφάνειας της γκοφρέτας από το πολτό μέσω προκαθαρισμού, εισαγωγής και υπερηχητικού καθαρισμού.
Ταξινόμηση και Συσκευασία της Γκοφρέτας Πυριτίου: Κατηγοριοποίηση των γκοφρετών σύμφωνα με τα πρότυπα και συσκευασία τους για αποθήκευση.

2. Τεχνικές Κοπής

LSC - Χάραξη και Διάσπαση με Λέιζερ

Αυτή η τεχνική βασίζεται στην τεχνολογία αφαίρεσης υλικού με λέιζερ. Η τεχνολογία ημί-κομμένων κυττάρων συνήθως χρησιμοποιεί κοπή με λέιζερ, όπου τα ηλιακά κύτταρα κανονικού μεγέθους κόβονται κάθετα κατά μήκος των κύριων αγωγών σε δύο ίσα μέρη. Αυτά τα μέρη στη συνέχεια διασυνδέονται μέσω συγκόλλησης για σειριακή σύνδεση. Να πώς λειτουργεί:

Διαδικασία: Ένα λέιζερ δημιουργεί γραμμές χάραξης πλήρους μήκους κατά μήκος των άκρων του ημί-κομμένου κυττάρου. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η χάραξη δεν χωρίζει πλήρως το κύτταρο αλλά αφήνει μία αυλάκωση περίπου στο μισό πάχος του κυττάρου. Το κύτταρο στη συνέχεια σπάει μηχανικά κατά μήκος αυτών των γραμμών χάραξης.

Πλεονεκτήματα: Αυτή η μέθοδος αποφεύγει τη δημιουργία παράλληλων διαδρομών στο p-n επαφή, πραγματοποιώντας τη χάραξη από την πίσω πλευρά του κυττάρου. Για τα κύτταρα Passivated Emitter and Rear Contact (PERC) με πλήρη πίσω μεταλλική στρώση, η δημιουργία ενός μικρού ανοίγματος στο πίσω μέρος δεν προκαλεί απώλεια ισχύος.

Καινοτομίες: Το Fraunhofer CSP έχει αναπτύξει και κατοχυρώσει με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μία προηγμένη εκδοχή της τεχνικής LSC. Αυτή περιλαμβάνει την εφαρμογή χάραξης με λέιζερ σε ελαφρώς καμπυλωμένα ηλιακά κύτταρα, επιτυγχάνοντας μία διαδικασία ενός βήματος όπου η χάραξη και το σπάσιμο συμβαίνουν στον ίδιο σταθμό.

TMC - Θερμική Μηχανική Διάσπαση

Σε αντίθεση με την LSC, η TMC δεν χρησιμοποιεί τεχνικές αφαίρεσης υλικού που μπορεί να προκαλέσουν μικρορωγμές. Αντίθετα, εφαρμόζει ένα εξαιρετικά συμπυκνωμένο θερμικό γραντιαντικό κατά μήκος της άκρης του ημί-κομμένου κυττάρου, προκαλώντας τοπικό μηχανικό στρες που οδηγεί σε ρωγμές.

Διαδικασία: Με την εφαρμογή ενός θερμικού γραντιαντικού, το υλικό υφίσταται τοπικό μηχανικό στρες που οδηγεί σε ρωγμές χωρίς να αφαιρείται το υλικό.

Πλεονεκτήματα: Οι διαδικασίες TMC δεν περιλαμβάνουν αφαίρεση υλικού και μειώνουν τις συνολικές θερμικές παρενέργειες, που ελαχιστοποιούν τη δομική ζημιά στις γκοφρέτες όταν οι παράμετροι της διαδικασίας είναι βελτιστοποιημένοι.

Καινοτομία: Ορισμένος εξοπλισμός για τα ημί-κομμένα κύτταρα TMC είναι ήδη εμπορικά διαθέσιμος ή σε ανάπτυξη. Οι σημαντικοί κατασκευαστές περιλαμβάνουν την 3D-Micromac AG και την Innolas Solutions GmbH από τη Γερμανία.

Συνοψίζοντας, η κοπή των ηλιακών κυττάρων περιλαμβάνει μια σειρά από ακριβείς βήματα για να εξασφαλιστεί η βέλτιστη απόδοση και αποδοτικότητα. Τόσο οι τεχνικές LSC όσο και TMC προσφέρουν διαφορετικά πλεονεκτήματα και μπορούν να επιλεγούν με βάση συγκεκριμένες ανάγκες και δυνατότητες παραγωγής.

Πλεονεκτήματα των Κυττάρων Κομμένων σε 1/3 σε Σύγκριση με τα Κυττάρων Κομμένων στη Μέση

1. Μειωμένες Απώλειες Αντίστασης και Αυξημένη Ισχύς Εξόδου

Μια πηγή απώλειας ισχύος στους ηλιακούς πίνακες είναι η απώλεια αντίστασης, η οποία συμβαίνει κατά τη διάρκεια της μετάδοσης του ρεύματος. Τα ηλιακά κύτταρα χρησιμοποιούν αγωγούς για να συνδεθούν με παρακείμενα σύρματα και κύτταρα, και το ρεύμα που ρέει μέσω αυτών των αγωγών προκαλεί κάποια απώλεια ενέργειας. Κόβοντας τα ηλιακά κύτταρα στη μέση, το ρεύμα που παράγεται από κάθε κύτταρο μειώνεται στο ήμισυ, με αποτέλεσμα τη μείωση των απωλειών αντίστασης καθώς το ρεύμα ρέει μέσω των κυττάρων και των συρμάτων του ηλιακού πίνακα.

Χρησιμοποιώντας τον τύπο για την απώλεια ηλεκτρικής ισχύος P=I^2RP = I^2RP=I^2R, όταν το ρεύμα μειώνεται στο ένα τρίτο της αρχικής του τιμής, η απώλεια ισχύος μειώνεται σημαντικά. Με τα κύτταρα κομμένα σε 1/3, το ρεύμα είναι μόνο το ένα τρίτο του αρχικού κυττάρου, σε σύγκριση με το μισό στα κύτταρα κομμένα στη μέση. Αυτό μειώνει περαιτέρω την αντίσταση σειράς των κυττάρων, ελαχιστοποιώντας την απώλεια ενέργειας και έτσι αυξάνοντας την ισχύ εξόδου και την αποδοτικότητα των ηλιακών μονάδων.

2. Μειωμένο Φαινόμενο Θερμών Σημείων

Στα παραδοσιακά μοντέλα κυττάρων πλήρους μεγέθους, αν ένα κύτταρο σκιαστεί, μπορεί να δημιουργήσει ένα θερμό σημείο, οδηγώντας σε υποβάθμιση της απόδοσης ή ακόμα και σε ζημιά στο κύτταρο. Η τεχνολογία κυττάρων κομμένων σε 1/3 μειώνει τον κίνδυνο των θερμών σημείων αυξάνοντας τον αριθμό των κυττάρων και έτσι μειώνοντας το ρεύμα σε κάθε κύτταρο. Με μια πιο ομοιόμορφη κατανομή της θερμότητας και μειωμένα φαινόμενα θερμών σημείων, τα μοντέλα κομμένων σε 1/3 κυττάρων έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και υψηλότερη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία.

3. Αυξημένος Συντελεστής Πλήρωσης

Ο συντελεστής πλήρωσης (Fill Factor, FF) είναι ένα μέτρο της ποιότητας ενός ηλιακού κυττάρου. Είναι η διαθέσιμη ισχύς στο σημείο μέγιστης ισχύος (Pm) διαιρούμενη με την τάση ανοικτού κυκλώματος (VOC) και το ρεύμα βραχυκυκλώματος (ISC):

Η τεχνολογία κυττάρων κομμένων σε 1/3 βελτιώνει τη διαχείριση του ρεύματος, ενισχύει τον συντελεστή πλήρωσης του μοντέλου και έτσι αποδίδει καλύτερα υπό πραγματικές συνθήκες λειτουργίας.

4. Βελτιωμένη Ανοχή στη Σκίαση

Σε σύγκριση με τα κύτταρα πλήρους μεγέθους, τα κύτταρα κομμένα στη μέση εμφανίζουν μεγαλύτερη αντοχή στις επιπτώσεις της σκίασης. Αυτό δεν οφείλεται στα ίδια τα κύτταρα, αλλά μάλλον στον τρόπο καλωδίωσης που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση των κυττάρων κομμένων στη μέση μέσα στο πάνελ. Στα παραδοσιακά ηλιακά πάνελ που κατασκευάζονται με κύτταρα πλήρους μεγέθους, τα κύτταρα συνδέονται σε σειρά, όπου η σκίαση ενός κυττάρου σε μια σειρά μπορεί να σταματήσει ολόκληρη τη σειρά από το να παράγει ισχύ. Ένα τυπικό πάνελ έχει συνήθως 3 σειρές ανεξάρτητα συνδεδεμένων κυττάρων, έτσι η σκίαση ενός κυττάρου σε μια σειρά εξαλείφει τη μισή ισχύ αυτού του πάνελ.

Ανάλογα, τα κύτταρα κομμένα στη μέση συνδέονται επίσης σε σειρά, αλλά τα πάνελ κατασκευασμένα με κύτταρα κομμένα στη μέση έχουν διπλάσιο αριθμό κυττάρων (120 αντί για 60), με αποτέλεσμα να έχουν διπλάσιο αριθμό ανεξάρτητων σειρών κυττάρων. Αυτή η διαμόρφωση καλωδίωσης μειώνει την απώλεια ισχύος στα πάνελ που κατασκευάζονται με κύτταρα κομμένα στη μέση όταν ένα μόνο κύτταρο σκιάζεται, καθώς η σκίαση ενός κυττάρου μπορεί να εξαλείψει μόνο το ένα έκτο της συνολικής ισχύος του πάνελ.

Επέκταση, τα κύτταρα κομμένα σε 1/3 εμφανίζουν ακόμα χαμηλότερη ευαισθησία στη τοπική σκίαση σε σύγκριση με τα κύτταρα κομμένα στη μέση. Ακόμα κι αν κάποια τμήματα των κυττάρων σκιάζονται, η συνολική ισχύς εξόδου παραμένει σε μεγάλο βαθμό ανεπηρέαστη, εξασφαλίζοντας υψηλότερη συνολική απόδοση στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

5. Ενισχυμένη Ανταγωνιστικότητα στην Αγορά

Η βελτιωμένη απόδοση και αποδοτικότητα των μονάδων κομμένων σε 1/3 τα καθιστούν πιο ανταγωνιστικά στην αγορά, ικανά να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις των αγορών υψηλής τεχνολογίας και εξειδικευμένων εφαρμογών. Αυτή η βελτίωση μειώνει τα έξοδα, προσφέροντας έτσι υψηλότερα οικονομικά οφέλη.

Με την αυξημένη ισχύ εξόδου ανά μονάδα, χρειάζονται λιγότερες μονάδες για να παραχθεί η απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια τόσο για τις επίγειες όσο και για τις οροφές εγκαταστάσεις ηλιακών πάνελ. Αυτή η μείωση της ποσότητας των μονάδων συμβάλλει στη μείωση του χώρου που απαιτείται για την εγκατάσταση. Για μεγάλες ηλιακές φάρμες σε επίπεδο κοινής ωφέλειας, η μικρότερη απαίτηση χώρου βοηθά στη μείωση της γης που χρειάζεται για την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων. Αυτό, με τη σειρά του, μειώνει τα έξοδα κεφαλαίου για τους αναπτυξιακούς φορείς ηλιακής ενέργειας, καθώς η γη αποτελεί σημαντική αρχική επένδυση για την κατασκευή μεγάλων ηλιακών εργοστασίων παραγωγής ενέργειας.

Γιατί οι Κατασκευαστές Δεν Παράγουν Ηλιακά Κύτταρα Κομμένα σε 1/4 ή Ακόμη και 1/5;

Ενώ τα μοντέλα κομμένα σε 1/4 και 1/5 θα μπορούσαν να προσφέρουν ελαφρώς υψηλότερη ισχύ ανά μονάδα, η βελτιστοποίηση μιας ενεργειακής λύσης περιλαμβάνει την εξέταση πρόσθετων κατασκευαστικών πολυπλοκοτήτων.

Συγκεκριμένα, η ενσωμάτωση περισσότερων κοπών ηλιακών κυττάρων απαιτεί πρόσθετες διόδους παράκαμψης για την προστασία του κυκλώματος μέσα στη μονάδα. Αυτό αυξάνει τη χρήση πρώτων υλών, με αποτέλεσμα πρόσθετα κόστη και παρατεταμένους χρόνους παραγωγής. Για οικιακές ηλιακές λύσεις που επικεντρώνονται στη μείωση του κόστους παράλληλα με την αποδοτικότητα, είναι πλεονεκτικό να διατηρούνται οι μονάδες απλές και λιτές. Τα ηλιακά κύτταρα κομμένα σε 1/3, απαιτώντας μόνο τρεις διόδους παράκαμψης, επιτυγχάνουν μια ισορροπία μεταξύ προσιτότητας και βελτιωμένης απόδοσης για τους τελικούς χρήστες. Αυτός ο σχεδιασμός ελαχιστοποιεί επίσης τους κινδύνους που συνδέονται με μελλοντικές αναβαθμίσεις, ενώ μεγιστοποιεί τις τρέχουσες δυνατότητες αποδοτικότητας.

Συμπέρασμα

Τα ηλιακά κύτταρα κομμένα σε 1/3, σε σύγκριση με τα κύτταρα κομμένα στη μέση, βελτιώνουν σημαντικά την συνολική απόδοση και αποδοτικότητα των μονάδων ηλιακών πάνελ μειώνοντας περαιτέρω το ρεύμα και την αντίσταση, ελαχιστοποιώντας τις απώλειες ισχύος, βελτιστοποιώντας την κατανομή της θερμότητας και βελτιώνοντας την αξιοπιστία των εξαρτημάτων. Αυτά τα πλεονεκτήματα καθιστούν την τεχνολογία κομμένων σε 1/3 κυττάρων πιο ελκυστική για εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας και συγκεκριμένα σενάρια. Παρά την πιο σύνθετη κατασκευαστική διαδικασία, οι βελτιώσεις στην απόδοση και τα οικονομικά οφέλη συχνά υπερβαίνουν αυτά τα πρόσθετα κόστη.

Η Maysun Solar εξειδικεύεται στην παραγωγή φωτοβολταϊκών μονάδων υψηλής ποιότητας από το 2008. Εκτός από τον Ηλιακό Σταθμό Μπαλκονιού, η Maysun Solar προσφέρει μεγάλη ποικιλία από πλήρως μαύρα, μαύρα με πλαίσιο, ασημί και γυαλί-γυαλί ηλιακά πάνελ που χρησιμοποιούν τεχνολογίες κομμένων στη μέση, MBB, IBC και HJT. Αυτά τα πάνελ προσφέρουν εξαιρετική απόδοση και κομψά σχέδια που συνδυάζονται άψογα με οποιοδήποτε κτίριο. Η Maysun Solar έχει δημιουργήσει επιτυχώς γραφεία, αποθήκες και μακροχρόνιες σχέσεις με εξαιρετικούς εγκαταστάτες σε πολλές χώρες! Παρακαλούμε επικοινωνήστε μαζί μας για τις τελευταίες προσφορές μονάδων ή για οποιεσδήποτε ερωτήσεις σχετικές με τα φωτοβολταϊκά. Είμαστε ενθουσιασμένοι να σας βοηθήσουμε.

Αναφορές:

(2024, 15 Μαρτίου). Ηλιακές κυψέλες με μισό κόψιμο - Αξίζουν τη διαφημιστική εκστρατεία; Ornate Solar. https://ornatesolar.com/blog/why-should-you-choose-half-cut-cell-modules-for-your-solar-projects

Trina Solar. (2022, 31 Οκτωβρίου 2022). Ποια είναι η μεγάλη διαφημιστική εκστρατεία για τα ηλιακά κύτταρα 1⁄3-Cut; https://www.trinasolar.com/us/resources/blog/third-cut-solar-cells

Συντελεστές της Wikipedia. (2024, 21 Απριλίου). Απόδοση ηλιακών κυττάρων. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar-cell_efficiency

Μπορεί να σας ενδιαφέρει επίσης: