Miksi leikata aurinkokennoja?

Sisältö:

1. Miksi leikata aurinkokennoja?
2. Leikkaamisen periaatteet
3. 1/3-leikattujen paneelien edut puoliksi leikattuihin paneeleihin verrattuna
4. Miksi valmistajat eivät tuota 1/4- tai jopa 1/5-leikattuja aurinkokennoja?
5. Johtopäätös

Miksi leikata aurinkokennoja?

Viime vuosina aurinkosähköteknologia (PV) on kehittynyt nopeasti ja tullut laajalti käytetyksi. Kysyntä suuritehoisille aurinkopaneeleille kasvaa, ja energiahävikin vähentäminen samalla, kun lisätään paneelien tehoa, on tullut valmistajien keskeiseksi tavoitteeksi ympäri maailman. Aurinkokennojen leikkaaminen on tekniikka, jolla parannetaan paneelin tehokkuutta pienentämällä kennojen kokoa, mikä vähentää vastusta ja parantaa tehoa.

Mutta miksi aurinkokennojen leikkaaminen on vasta äskettäin noussut suosittuun keskusteluun alalla? Yksi syy on piikiekkojen koon kasvu 156 mm

ä (M1) 161,7 mm

(M4). Tämä koon kasvu on lisännyt kiekon pinta-alaa ja virtaa noin 7 %, mutta se on myös lisännyt sähköhävikkiä 15 %. Tämä kannusti teollisuutta löytämään tapoja vähentää virtaan liittyviä häviöitä. Lisäksi kennojen leikkaaminen voi vähentää kennojen metallielektrodien aiheuttamia varjostushäviöitä ja lisätä virtakiskojen määrää, mikä parantaa virran kulkua.

Lisäksi parannukset kiekkojen ja kennojen valmistusprosesseissa mahdollistavat nyt täysikokoisten kennojen seulonnan ilman tarvetta mitata uudelleen leikattuja kennoja niiden jakamisen jälkeen. Tämä tehostaa tuotantoprosessia tehden siitä tehokkaampaa ja kustannustehokkaampaa.

Yhteenvetona voidaan todeta, että aurinkokennojen leikkaaminen pienemmiksi osiksi auttaa tekemään aurinkopaneeleista tehokkaampia ja suorituskykyisempiä, vastaten kasvavaan kysyntään korkealaatuisille aurinkoenergiaratkaisuille.

Aurinkokennojen leikkaamisen periaatteet

1. Leikkausprosessi

• Piikasan neliöinti: Käsitellään piikasa lohkoksi, joka täyttää vaaditut spesifikaatiot.
• Piilohkon leikkaus ja hionta: Poistetaan päät ja tasoitetaan, viistetään ja pyöristetään piilohko.
• Piilohkon liimaus: Liimataan piilohko työkappalelevyyn valmisteltaessa langanleikkausta varten.
• Piilohkon leikkaus: Käytetään monilankasahaa piilohkon leikkaamiseen ohuiksi piikiekoiksi.
• Piikiekon puhdistus: Puhdistetaan kiekon pinta lietteestä esipuhdistuksen, asettamisen ja ultraäänipuhdistuksen avulla.
• Piikiekon lajittelu ja pakkaus: Lajitellaan kiekot standardien mukaisesti ja pakataan ne varastointia varten.

2. Leikkaustekniikat

LSC - Laserkaiverrus ja leikkaus

Tämä tekniikka perustuu laserablaatioteknologiaan. Puolileikattujen kennojen tekniikassa käytetään tyypillisesti laserleikkausta, jossa vakiokokoiset aurinkokennot leikataan pystysuunnassa päävirtakiskojen kohdilta kahteen yhtä suureen osaan. Nämä puolikkaat kytketään sitten yhteen hitsaamalla sarjakytkentää varten.

Näin se toimii:

• Prosessi: Laser luo täyspitkät kaiverruslinjat puolileikatun kennon reunoille. Joissakin tapauksissa kaiverrus ei täysin erota kennoa, vaan jättää uran, joka on noin puolet kennon paksuudesta. Kenno sitten mekaanisesti katkaistaan näiden kaiverruslinjojen mukaan.
• Edut: Tämä menetelmä välttää oikosulkureittien syntymisen p-n-liitokseen, koska kaiverrus tehdään kennon takapuolelta. Passivoidun emitterin ja takakontaktin (PERC) kennoissa, joissa on täydellinen takametallikerros, pienen aukon tekeminen taakse ei aiheuta tehon menetystä.
• Innovaatiot: Fraunhofer CSP on kehittänyt ja patentoinut LSC-tekniikan kehittyneemmän version. Tämä sisältää laserkaiverruksen soveltamisen hieman taivutettuihin aurinkokennoihin, jolloin kaiverrus ja leikkaus tapahtuvat samassa asemassa yhdessä vaiheessa.

TMC - Lämpömekaaninen leikkaus

Toisin kuin LSC, TMC ei käytä ablaatiotekniikoita, jotka voivat aiheuttaa mikrosäröjä. Sen sijaan se soveltaa erittäin keskittynyttä lämpögradienttia puolileikatun kennon reunaan, mikä aiheuttaa paikallista mekaanista rasitusta ja johtaa murtumiseen.

• Prosessi: Soveltamalla lämpögradienttia, materiaali altistuu paikalliselle mekaaniselle rasitukselle, joka johtaa murtumiseen ilman materiaalin ablaatiota.
• Edut: TMC-prosesseissa ei käytetä ablaatiota, ja ne vähentävät kokonaislämpövaikutuksia, mikä minimoi kiekkojen rakenteelliset vauriot, kun prosessiparametrit on optimoitu.
• Innovaatiot: Joitakin TMC-puolileikattujen kennojen laitteita on jo kaupallisesti saatavilla tai kehitteillä. Huomattavia valmistajia ovat saksalaiset 3D-Micromac AG ja Innolas Solutions GmbH.

Yhteenvetona voidaan todeta, että aurinkokennojen leikkaaminen sisältää sarjan tarkkoja vaiheita, jotka varmistavat optimaalisen suorituskyvyn ja tehokkuuden. Sekä LSC- että TMC-tekniikat tarjoavat erilaisia etuja ja voidaan valita tarpeiden ja valmistuskyvykkyyksien perusteella.

1/3-leikattujen kennosolujen edut verrattuna puoliksi leikattuihin kennoihin

1. Pienemmät resistanssihäviöt ja suurempi lähtöteho

Yksi aurinkopaneelien tehonhäviön lähde on resistanssihäviö, joka syntyy virran kulkiessa. Aurinkokennot käyttävät virtakiskoja yhdistääkseen viereisiin johtoihin ja kennoihin, ja näiden virtakiskojen kautta kulkeva virta aiheuttaa jonkin verran energiahäviötä. Leikkaamalla aurinkokennot puoliksi, kunkin kennon tuottama virta puolittuu, mikä vähentää resistanssihäviöitä virran kulkiessa aurinkopaneelin kennojen ja johtojen läpi.

Käyttämällä sähkötehon häviön kaavaa P = I²RP = I^2RP = I²R, kun virta pienenee kolmannekseen alkuperäisestä arvostaan, tehon häviö pienenee merkittävästi. 1/3-leikattujen kennojen virta on vain kolmannes alkuperäisen kennon virrasta, verrattuna puoliksi leikattujen kennojen puoleen virtaan. Tämä vähentää edelleen kennosarjan resistanssia, mikä minimoi energiahäviön ja lisää aurinkomoduulien lähtötehoa ja tehokkuutta.

2. Pienempi kuumapisteiden vaikutus

Perinteisissä täysikokoisissa kennoissa, jos kenno varjostuu, se voi luoda kuumapisteen, mikä johtaa suorituskyvyn heikkenemiseen tai jopa kennon vaurioitumiseen. 1/3-leikattujen kennojen tekniikka vähentää kuumapisteiden riskiä lisäämällä kennojen määrää ja siten vähentämällä kunkin kennon virtaa. Tasaisemmalla lämmön jakautumisella ja pienentyneillä kuumapisteiden vaikutuksilla 1/3-leikatuilla moduuleilla on pidempi käyttöikä ja korkeampi pitkän aikavälin luotettavuus.

3. Parantunut täyttökerroin

Täyttökerroin (FF) on aurinkokennon laadun mittari. Se on suurimman tehopisteen (Pm) tuottama teho jaettuna avoimen piirin jännitteellä (VOC) ja oikosulkuvirralla (ISC):

Täyttökerroin riippuu suoraan kennon sarja- ja rinnakkaisvastusten sekä diodihäviöiden arvoista. Rinnakkaisvastuksen (Rsh) kasvattaminen ja sarjavastuksen (Rs) pienentäminen johtavat korkeampaan täyttökertoimeen, mikä lisää tehokkuutta ja tuo kennon lähtötehon lähemmäksi sen teoreettista maksimiarvoa.

1/3-leikattujen kennojen tekniikka parantaa virranhallintaa, lisää moduulin täyttökerrointa ja siten toimii paremmin todellisissa käyttöolosuhteissa.

4. Parannettu varjostuskestävyys

Puoliksi leikatut kennot osoittavat parempaa vastustuskykyä varjostusefektejä vastaan verrattuna täysikokoisiin kennoihin. Tämä johtuu käytetystä johdotusmenetelmästä, jolla puoliksi leikatut kennosolut yhdistetään paneeliin. Perinteisissä aurinkopaneeleissa, joissa on täysikokoisia kennoja, kennot on yhdistetty sarjaan, jolloin yhden kennon varjostuminen sarjassa voi pysäyttää koko rivin sähköntuotannon. Tyypillisessä paneelissa on yleensä 3 riviä itsenäisesti kytkettyjä kennoja, joten yhden kennon varjostuminen yhdessä rivissä poistaa puolet paneelin kokonaistehosta.

Samoin puoliksi leikatut kennot ovat myös kytkettyjä sarjaan, mutta paneelit, jotka on valmistettu puoliksi leikatuista kennoista, sisältävät kaksi kertaa enemmän kennoja (120 sen sijaan kuin 60), mikä johtaa kaksinkertaiseen määrään itsenäisiä kenkorivejä. Tämä johdotuskonfiguraatio vähentää tehohäviötä paneeleissa, jotka on rakennettu puoliksi leikatuilla kennoilla, kun yksi kenno varjostuu, koska yhden kennon varjostuminen voi eliminoida vain yhden kuudennen paneelin kokonaistehosta.

Näin ollen 1/3-leikatut kennot osoittavat vielä vähäisempää herkkyyttä paikalliselle varjostukselle verrattuna puoliksi leikattuihin kennoihin. Vaikka jotkin kennojen segmentit olisivat varjostuneita, kokonaisvaltainen tehotuotanto säilyy suurelta osin koskemattomana, mikä varmistaa korkeamman yleisen tehokkuuden sähköntuotannossa.

5. Parannettu markkina kilpailukyky

1/3-leikattujen moduulien parantunut suorituskyky ja tehokkuus tekevät niistä kilpailukykyisempiä markkinoilla, kykeneviä vastaamaan korkean tason markkinoiden ja erikoissovellusten vaatimuksiin. Tämä parannus vähentää kustannuksia ja tuottaa siten korkeampia taloudellisia hyötyjä.

Moduulia kohti lisääntynyt tehotuotto vähentää tarvittavien moduulien määrää sekä maan päällisiin että kattosähköasennuksiin tarvittavan sähkön tuottamiseksi. Tämä moduulimäärän vähentyminen auttaa minimoimaan asennukseen tarvittavan tilan. Suurten hyötyvoimaloiden aurinkosähköasennuksissa pienempi tilantarve auttaa vähentämään tarvittavan maapalan määrää aurinkokennolaitosten perustamiseksi. Tämä puolestaan alentaa pääomakustannuksia aurinkoenergian kehittäjille, koska maa edustaa merkittävää alkuperäistä investointia suurten aurinkovoimaloiden rakentamiseen.

Miksi valmistajat eivät tuota 1/4-leikattuja tai jopa 1/5-leikattuja aurinkokennoja?

Vaikka 1/4-leikatut ja 1/5-leikatut moduulit voisivat tarjota hieman suuremman tehotuoton per moduuli, energiaratkaisun optimointiin liittyy lisääntyviä valmistusmonimutkaisuuksia.

Erityisesti useampien aurinkokennojen leikkaaminen edellyttää lisäksi ohitusdiodien käyttöä piirinsuojaukseen moduulissa. Tämä lisää raaka-aineiden käyttöä, mikä johtaa lisäkustannuksiin ja pidempiin tuotantoaikatauluihin. Asuinalueiden aurinkoenergiaratkaisuissa, jotka keskittyvät kustannusten vähentämiseen tehokkuuden ohella, moduulien pitäminen siistinä ja yksinkertaisena on edullista. 1/3-leikatut aurinkokennot, jotka tarvitsevat vain kolme ohitusdiodia, tasapainottavat taloudellisuuden ja loppukäyttäjien parannetun suorituskyvyn välillä. Tämä suunnittelu myös minimoi riskit tulevaisuuden päivitysten yhteydessä samalla kun maksimoi nykyiset tehokkuusominaisuudet.

Yhteenveto

Verrattuna puoliksi leikattuihin kennoihin, 1/3-leikatut aurinkokennot parantavat merkittävästi aurinkopaneelimoduulien kokonaissuorituskykyä ja tehokkuutta edelleen vähentämällä virtaa ja vastusta, minimoimalla tehotappioita, optimoimalla lämmönjakelua ja parantamalla komponenttien luotettavuutta. Nämä edut tekevät 1/3-leikkausteknologiasta houkuttelevamman korkean tason sovelluksille ja tiettyihin tilanteisiin. Vaikka valmistusprosessi on monimutkaisempi, suorituskyvyn parannukset ja taloudelliset edut usein voittavat nämä lisäkustannukset.

Maysun Solar on erikoistunut laadukkaiden aurinkokennomoduulien valmistukseen vuodesta 2008 lähtien. Balcony Solar Power Stationin lisäksi Maysun Solar tarjoaa laajan valikoiman täysin mustia, mustakehyksisiä, hopeisia ja lasi-lasi-aurinkopaneeleita, jotka hyödyntävät puoliksi leikattuja, MBB-, IBC- ja HJT-teknologioita. Nämä paneelit tarjoavat erinomaista suorituskykyä ja tyylikkäitä muotoiluja, jotka sulautuvat saumattomasti minkä tahansa rakennuksen ympäristöön. Maysun Solar on onnistuneesti perustanut toimistoja, varastoja ja pitkäaikaisia suhteita erinomaisiin asentajiin lukuisissa maissa! Ota yhteyttä saadaksesi viimeisimmät moduulitarjoukset tai kysymyksiä aurinkoenergiaan liittyen. Olemme innolla avustamassa sinua.

Viitteet:

Sharma, N. (2024, 15. maaliskuuta 2024). Puoliksi leikatut aurinkokennot - ovatko ne hypen arvoisia? Ornate Solar. https://ornatesolar.com/blog/why-should-you-choose-half-cut-cell-modules-for-your-solar-projects

Trina Solar. (2022, 31. lokakuuta). Mikä on suuri hype 1⁄3-leikatuista aurinkokennoista? https://www.trinasolar.com/us/resources/blog/third-cut-solar-cells.

Wikipedian avustajat. (2024, 21. huhtikuuta). Aurinkokennojen hyötysuhde. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar-cell_efficiency

Voit myös pitää näistä: