Innhold:
- Hvorfor kutte solceller?
- Prinsippene for kutting
- Fordelene med 1/3-kuttede paneler sammenlignet med halv-kuttede paneler
- Hvorfor produserer ikke produsenter 1/4-kuttede eller til og med 1/5-kuttede solceller?
- Konklusjon
Hvorfor kutte solceller?
I de siste årene har fotovoltaisk (PV) teknologi raskt avansert og blitt bredt brukt. Etterspørselen etter solcellepaneler med høy effekt øker, og å redusere energitap samtidig som man øker effektutgangen til disse panelene har blitt et fokus for produsenter over hele verden. Å kutte solceller er en teknikk som brukes til å forbedre panelenes effektivitet ved å gjøre cellene mindre, noe som reduserer motstanden og øker effektutgangen.
Men hvorfor har kutting av solceller bare nylig blitt et populært tema i bransjen? En grunn er økningen i størrelsen på silisium-vafler fra 156 mm (M1) til 161,7 mm (M4). Denne størrelsesøkningen har økt vafelområdet og strømmen med cirka 7 %, men den har også økt elektriske tap med 15 %. Dette har fått bransjen til å finne måter å redusere tap relatert til strøm. I tillegg kan kutting av celler redusere skyggetap fra cellenes metall-elektroder og øke antallet busbarer, noe som hjelper til med å forbedre strømflyten.
Videre tillater fremskritt innen vafel- og celleproduksjonsprosesser nå screening av fullstørrelses celler uten behov for å remåle kuttede celler etter at de er delt. Dette forenkler produksjonsprosessen, noe som gjør den mer effektiv og kostnadseffektiv.
Oppsummert hjelper kutting av solceller til å gjøre solcellepaneler kraftigere og mer effektive, og møter den økende etterspørselen etter høytytende løsninger for solenergi.
Prinsipper for kutting av solceller
- Kutteprosessen
- Firkanting av silisiumingot: Bearbeiding av silisiumingoten til en blokk som oppfyller nødvendige spesifikasjoner.
- Kutting og sliping av silisiumblokk: Fjerning av ender, flatting, fasjonering og avrunding av silisiumblokken.
- Liming av silisiumblokk: Liming av silisiumblokken til en arbeidsplate i forberedelse for trådkutting.
- Kutting av silisiumblokk: Bruk av flertrådssag for å skjære silisiumblokken til tynne silisiumvaffelplater.
- Rensing av silisiumvaffel: Rensing av vaffeloverflaten fra slurry gjennom forrensing, innsetting og ultralydrengjøring.
- Sortering og emballering av silisiumvaffel: Klassifisering av vaffelplater etter standarder og emballering for lagring.
2. Kutteknikker
LSC - Laser Skjæring og Bryting
Denne teknikken er avhengig av laserablasjonsteknologi. Halv-kutt celle-teknologi benytter vanligvis laser for kutting, der standard solceller skjæres vertikalt langs hovedbusstengene i to like halvdeler. Disse halvdelene er deretter koblet sammen gjennom sveising for seriekobling. Her er hvordan det fungerer:
Prosess: En laser lager full-lengde risslinjer langs kantene av halv-kutt cellen. I noen tilfeller separerer ikke rissingen cellen fullstendig, men etterlater en spor omtrent halvparten av cellens tykkelse. Cellen blir deretter mekanisk brutt langs disse risslinjene.
Fordeler: Denne metoden unngår å skape skjuntveier i p-n-overgangen ved å utføre rissingen fra baksiden av cellen. For Passivated Emitter and Rear Contact (PERC) celler med et komplett bakre metalllag, forårsaker opprettelsen av en liten åpning på baksiden ikke noe effekttap.
Innovasjoner: Fraunhofer CSP har utviklet og patentert en avansert versjon av LSC-teknikken. Dette innebærer å bruke laser rissing på lett bøyde solceller, oppnå en en-trinns prosess der rissing og brudd skjer på samme stasjon.
TMC - Termomekanisk Bryting
I motsetning til LSC, bruker ikke TMC ablasjonsteknikker som kan forårsake mikrosprekker. I stedet bruker det en kraftig konsentrert termisk gradient langs kanten av halv-kutt cellen, som induserer lokal mekanisk stress som fører til sprekkdannelse.
Prosess: Ved å påføre en termisk gradient gjennomgår materialet lokal mekanisk stress som fører til sprekkdannelse uten å ablatere materialet.
Fordeler: TMC-prosesser innebærer ikke ablasjon og reduserer generelle termiske bieffekter, noe som minimerer strukturelle skader på vaffelplatene når prosessparametrene er optimalisert.
Innovasjon: Noe utstyr for TMC halv-kutt celler er allerede kommersielt tilgjengelig eller under utvikling. Bemerkelsesverdige produsenter inkluderer 3D-Micromac AG og Innolas Solutions GmbH fra Tyskland.
Oppsummering: Å kutte solceller innebærer en rekke presise steg for å sikre optimal ytelse og effektivitet. Både LSC og TMC teknikker tilbyr forskjellige fordeler og kan velges basert på spesifikke behov og produksjonskapasiteter.
Oppsummert innebærer kutting av solceller en serie presise trinn for å sikre optimal ytelse og effektivitet. Både LSC- og TMC-teknikkene tilbyr forskjellige fordeler og kan velges basert på spesifikke behov og produksjonskapasiteter.
Fordeler med 1/3-kuttede celler sammenlignet med halv-kuttede celler
1. Reduserte motstandstap og økt effektutgang
En kilde til effekttap i solcellepaneler er motstandstap, som oppstår under strømoverføring. Solceller bruker busbarer for å koble til tilstøtende ledninger og celler, og strømmen som strømmer gjennom disse busbarene forårsaker energitap. Ved å kutte solceller i halvdeler, blir strømmen produsert av hver celle halvert, noe som resulterer i lavere motstandstap når strømmen strømmer gjennom cellene og ledningene i solcellepanelet.
Ved bruk av formelen for elektrisk effekttap P = I^2R, når strømmen reduseres til en tredjedel av sin opprinnelige verdi, reduseres effekttapet betydelig. Med 1/3-kuttede celler er strømmen bare en tredjedel av den opprinnelige cellens, sammenlignet med halvparten i halv-kuttede celler. Dette reduserer ytterligere seriemotstanden til cellene, minimerer energitapet og øker dermed effektutgangen og effektiviteten til solmodulene.
2. Redusert hot spot-effekt
I tradisjonelle moduler med fullstørrelse celler kan en skygge på en celle skape et varmt punkt, noe som fører til ytelsesnedgang eller til og med skade på cellen. Teknologien med 1/3-kuttede celler reduserer risikoen for varme punkter ved å øke antallet celler og dermed senke strømmen i hver celle. Med jevnere varmefordeling og reduserte effekter av varme punkter, har 1/3-kuttede moduler lengre levetid og høyere langsiktig pålitelighet.
3. Økt fyllingsfaktor
Fyllingsfaktor (FF) er en måleenhet for kvaliteten på en solcelle. Denne faktoren er tilgjengelig effekt ved maksimal effektpunkt (Pm) delt på åpen krets-spenning (VOC) og kortslutningsstrøm (ISC):
Fyllingsfaktoren påvirkes direkte av verdiene på cellens serie- og shuntmotstand og diodenes tap. En økning av shuntmotstanden (Rsh) og en reduksjon av seriemotstanden (Rs) fører til en høyere fyllingsfaktor, noe som gir høyere effektivitet og bringer cellens utgangseffekt nærmere det teoretiske maksimumet.
1/3-cut-celleteknologien forbedrer strømstyringen, øker modulens fyllingsfaktor og gir dermed bedre ytelse under reelle driftsforhold.
4. Forbedret skyggetoleranse
Sammenlignet med fullstørrelses celler viser halv-kuttede celler større motstand mot skyggeeffekter. Dette skyldes ikke cellene selv, men heller den ledningsmetoden som brukes til å koble halv-kuttede celler i panelet. I tradisjonelle solpaneler bygget med fullstørrelses celler, er celler koblet i serie, hvor skyggelegging av én celle i en serie kan stoppe hele rekken fra å generere strøm. Et standardpanel har vanligvis 3 rader med uavhengig tilkoblede celler, så skyggelegging av én celle i en rad eliminerer halvparten av panelets effektutgang.
På samme måte er halv-kuttede celler også koblet i serie, men paneler laget med halv-kuttede celler har dobbelt så mange celler (120 i stedet for 60), noe som resulterer i dobbelt så mange uavhengige cellerader. Denne ledningskonfigurasjonen reduserer effekttap i paneler bygget med halv-kuttede celler når en enkelt celle er skyggelagt, da skyggelegging av én celle bare kan eliminere en sjette del av panelets totale effektutgang.
I forlengelsen av dette viser 1/3-delte celler enda lavere følsomhet for lokal skyggelegging sammenlignet med halvdelte celler. Selv om noen av cellesegmentene er skyggelagt, forblir den totale effekten stort sett upåvirket, noe som sikrer høyere total effektivitet i strømproduksjonen.
5. Forbedret markeds konkurranseevne
Den forbedrede ytelsen og effektiviteten til 1/3-kuttede moduler gjør dem mer konkurransedyktige i markedet, i stand til å møte kravene til høykvalitetsmarkeder og spesialiserte anvendelser. Denne forbedringen reduserer kostnadene til utgifter, og dermed gir høyere økonomiske fordeler.
Med økt effektutgang per modul trengs færre moduler for å generere den nødvendige elektrisiteten både for bakke-monterte og takmonterte solinstallasjoner. Denne reduksjonen i antall moduler bidrar til å minimere plassen som trengs for installasjon. For store solenergi-anlegg på nytte-skala, hjelper det mindre plassbehovet med å redusere arealet som trengs for å etablere solfotovoltaiske anlegg. Dette bidrar igjen til å senke kapitalkostnadene for solenergi-utviklere, da land utgjør en betydelig initial investering for bygging av store solkraftverk.
Hvorfor produserer ikke produsenter 1/4-kuttede eller til og med 1/5-kuttede solceller?
Mens 1/4-kuttede og 1/5-kuttede moduler kan tilby noe høyere effektutgang per modul, innebærer optimalisering av en energiløsning å vurdere ekstra produksjonskompleksiteter.
Spesifikt krever integrering av flere solcellekutt ytterligere omgåelsesdioder for kretssikkerhet innen modulen. Dette øker bruken av råvarer, noe som fører til ekstra kostnader og forlenget produksjonstidslinjer. For boligsol-løsninger fokusert på kostnadsreduksjon sammen med effektivitet, er det fordelaktig å holde modulene slanke og enkle. 1/3-kuttede solceller, som bare krever tre omgåelsesdioder, balanserer mellom overkommelighet og forbedret ytelse for sluttbrukere. Denne utformingen reduserer også risikoen knyttet til fremtidige oppgraderinger samtidig som den maksimerer gjeldende effektivitetskapasiteter.
Konklusjon
Sammenlignet med halv-kuttede celler forbedrer 1/3-kuttede solceller betydelig den generelle ytelsen og effektiviteten til solpanelmoduler ved å ytterligere redusere strøm og motstand, minimere effekttap, optimalisere varmefordeling og forbedre komponentpålitelighet. Disse fordelene gjør 1/3-kutt-teknologi mer attraktiv for high-end-applikasjoner og spesifikke scenarier. Til tross for den mer komplekse produksjonsprosessen, veier ofte ytelsesforbedringene og økonomiske fordelene opp mot disse ekstra kostnadene.
Maysun Solar har spesialisert seg på produksjon av høykvalitets fotovoltaiske moduler siden 2008. I tillegg til balkongsolenergistasjonen tilbyr Maysun Solar et bredt utvalg av fullsort, svart ramme, sølv og glass-glass solpaneler som bruker halv-kutt, MBB, IBC og HJT-teknologier. Disse panelene tilbyr overlegen ytelse og stilige design som smidig integreres med ethvert bygg. Maysun Solar har etablert kontorer, lagre og langvarige forhold til fremragende installatører i mange land! Ta kontakt med oss for siste tilbud på moduler eller eventuelle spørsmål relatert til PV. Vi ser frem til å hjelpe deg.
Referanser:
Sharma, N. (2024, 15. mars). Halvkuttede solceller - er de verdt hypen? Ornate Solar. https://ornatesolar.com/blog/why-should-you-choose-half-cut-cell-modules-for-your-solar-projects
Trina Solar. (2022, 31. oktober). Hva er den store hypen rundt 1⁄3-Cut solceller? https://www.trinasolar.com/us/resources/blog/third-cut-solar-cells
Wikipedia contributors. (2024, 21. april). Solcellers effektivitet. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar-cell_efficiency
Du vil kanskje også like: