Innehåll:
1.Varför skära solceller？
2. Principerna för skärning
3. Fördelar med 1/3 kapade paneler jämfört med halvkapade paneler
4. varför tillverkar inte tillverkare 1/4-skurna eller till och med 1/5-skurna solceller?
5. slutsats
Varför skära solceller?
Under de senaste åren har fotovoltaisk (PV) teknik utvecklats snabbt och blivit allmänt använd. Efterfrågan på högpresterande solpaneler ökar, och att minska energiförluster samtidigt som utgångseffekten ökas har blivit ett fokus för tillverkare världen över. Att skära solceller är en teknik som används för att förbättra panelens effektivitet genom att göra cellerna mindre, vilket minskar motståndet och förbättrar effekten.
Men varför har skärning av solceller först nyligen blivit ett populärt ämne i branschen? En anledning är ökningen av storleken på kiselskivor från 156 mm (M1) till 161,7 mm (M4). Denna storleksökning har ökat skivans area och ström med cirka 7%, men det har också ökat elektriska förluster med 15%. Detta sporrade industrin att hitta sätt att minska strömbaserade förluster. Dessutom kan skärning av celler minska skuggförluster från cellens metallelektroder och öka antalet strömledare, vilket hjälper till att förbättra strömflödet.
Dessutom tillåter framsteg inom skiv- och celldelsprocesser nu att fullstorleksceller kan screenas utan behov av att mäta skurna celler efter att de delats. Detta effektiviserar produktionsprocessen, vilket gör den mer effektiv och kostnadseffektiv.
Sammanfattningsvis hjälper skärning av solceller i mindre delar till att göra solpaneler kraftfullare och effektivare, vilket möter den ökande efterfrågan på högpresterande solenergilösningar.
Principer för kapning av solceller
1. Skärningsprocessen
- Squaring kiselgöt: Bearbetning av kiselgöt till ett block som uppfyller de nödvändiga specifikationerna.
- Silicon Kapning och slipning av blocket: Ta bort ändarna och platta till, fasa av och runda kiselblocket.
- Silicon Limning av block: Limning av kiselblocket på en platta för arbetsstycket som förberedelse för trådskärning.
- Silicon Blockskärning: Använda en flertrådssåg för att skära kiselblocket i tunna kiselskivor.
- Silicon Rengöring av wafers: Rengöring av waferns yta från slam genom förrengöring, insättning och ultraljudsrengöring.
- Silicon Sortering och förpackning av wafers: Sortering av wafers enligt standarder och förpackning av dem för lagring.
2. Tekniker för skärning
LSC - Laserritning och klyvning
Denna teknik bygger på laserablationsteknik. Tekniken med halvskuren cell använder vanligtvis laserskärning, där solceller i standardstorlek skärs vertikalt längs huvudskenorna i två lika stora halvor. Dessa halvor sammankopplas sedan genom svetsning för seriekoppling. Så här fungerar det:
Processen: En laser skapar fullängdslinjer längs kanterna på den halvskurna cellen. I vissa fall separeras inte cellen helt utan lämnar ett spår som är ungefär hälften så tjockt som cellen. Cellen bryts sedan mekaniskt längs dessa skrivarlinjer.
Fördelar med denna metod: Denna metod undviker att skapa shuntvägar i p-n-övergången genom att utföra skrivarbetet från cellens baksida. För PERC-celler (Passivated Emitter and Rear Contact) med ett helt metallskikt på baksidan innebär det ingen effektförlust att skapa en liten öppning på baksidan.
Innovationer: Fraunhofer CSP har utvecklat och patenterat en avancerad version av LSC-tekniken. Den innebär att man använder laserritning på lätt böjda solceller och uppnår en enstegsprocess där ritsning och brytning sker i samma station.
TMC - Termisk mekanisk klyvning
Till skillnad från LSC använder TMC inte ablationstekniker som kan orsaka mikrosprickor. Istället appliceras en högkoncentrerad termisk gradient längs kanten av den halvskurna cellen, vilket inducerar lokal mekanisk stress som resulterar i sprickbildning.
Processen: Genom att applicera en termisk gradient utsätts materialet för lokal mekanisk påfrestning som leder till sprickbildning utan att materialet ablateras.
Fördelar: TMC-processer innebär ingen ablation och minskar de totala termiska bieffekterna, vilket minimerar strukturella skador på wafers när processparametrarna optimeras.
Innovation: Viss utrustning för TMC halvskurna celler är redan kommersiellt tillgänglig eller under utveckling. Bland tillverkarna märks 3D-Micromac AG och Innolas Solutions GmbH från Tyskland.
Sammanfattningsvis innebär skärning av solceller en rad exakta steg för att säkerställa optimal prestanda och effektivitet. Både LSC- och TMC-teknikerna erbjuder olika fördelar och kan väljas utifrån specifika behov och tillverkningskapacitet.
Fördelar med 1/3-skurna celler jämfört med halvskurna celler
1. Minskade resistansförluster och ökad uteffekt
En källa till effektförluster i solpaneler är motståndsförluster, som uppstår vid strömöverföring. Solceller använder samlingsskenor för att ansluta till intilliggande ledningar och celler, och strömmen som flyter genom dessa samlingsskenor orsakar viss energiförlust. Genom att dela solcellerna i halvor halveras den ström som produceras av varje cell, vilket resulterar i lägre motståndsförluster när strömmen flyter genom cellerna och ledningarna i solpanelen.
Med hjälp av formeln för elektrisk effektförlust P=I2RP = I^2RP=I2R, när strömmen reduceras till en tredjedel av sitt ursprungliga värde, minskar effektförlusten avsevärt. Med 1/3-cut-celler är strömmen bara en tredjedel av den ursprungliga cellens, jämfört med hälften i halv-cut-celler. Detta minskar cellernas seriemotstånd ytterligare, vilket minimerar energiförlusterna och därmed ökar solcellsmodulernas uteffekt och effektivitet.
2. Minskad hot spot-effekt
I traditionella fullstora cellmoduler kan en skuggad cell skapa en hot spot, vilket leder till försämrad prestanda eller till och med skador på cellen. Med 1/3-cut-celltekniken minskar risken för hot spots genom att antalet celler ökar och strömmen i varje cell därmed minskar. Med en jämnare värmefördelning och minskade hot spot-effekter har 1/3-cut-moduler en längre livslängd och högre långsiktig tillförlitlighet.
3. Ökad fyllnadsfaktor
Fyllnadsfaktor (FF) är ett mått på en solcells kvalitet. Det är den tillgängliga effekten vid den maximala effektpunkten (Pm) dividerat med spänningen i öppen krets (VOC) och kortslutningsströmmen (ISC):
Fyllnadsfaktorn påverkas direkt av värdena på cellens serie- och shuntresistanser samt diodförluster. En ökning av shuntmotståndet (Rsh) och en minskning av serieresistansen (Rs) leder till en högre fyllnadsfaktor, vilket ger högre verkningsgrad och gör att cellens uteffekt kommer närmare sitt teoretiska maximum.
1/3-cut-celltekniken förbättrar strömhanteringen, ökar modulens fyllnadsfaktor och ger därmed bättre prestanda under verkliga driftsförhållanden.
4. Förbättrad skuggtolerans
Jämfört med fullstora celler uppvisar halvskurna celler större motståndskraft mot skuggeffekter. Detta beror inte på cellerna själva, utan snarare på den anslutningsmetod som används för att koppla ihop de halvskurna cellerna inom panelen. I traditionella solpaneler konstruerade med fullstora celler, är celler anslutna i serie, där skuggning av en cell i en serie kan stoppa hela raden från att generera ström. En standardpanel har vanligtvis 3 rader av oberoende anslutna celler, så skuggning av en cell i en rad eliminerar hälften av den panelens effektutgång.
På samma sätt är halvskurna celler också anslutna i serie, men paneler gjorda med halvskurna celler har dubbelt så många celler (120 istället för 60), vilket resulterar i dubbelt så många oberoende cellrader. Denna kopplingskonfiguration minskar effekttapp i paneler byggda med halvskurna celler när en enskild cell är skuggad, eftersom skuggning av en cell bara kan eliminera en sjättedel av panelens totala effektutgång.
Genom att förlänga detta visar 1/3-skurna celler ännu lägre känslighet för lokal skuggning jämfört med halvskurna celler. Även om vissa cellsegment är skuggade, förblir den totala effektutgången i stort sett opåverkad, vilket säkerställer högre total effektivitet i elproduktion.
5. Förbättrad konkurrenskraft på marknaden
Den förbättrade prestandan och effektiviteten hos 1/3-skurna moduler gör dem mer konkurrenskraftiga på marknaden, kapabla att möta kraven på högkvalitativa marknader och specialiserade tillämpningar. Denna förbättring minskar utgiftskostnaderna, vilket ger högre ekonomiska fördelar.
Med ökad effektutgång per modul behövs färre moduler för att generera den erforderliga elen för både markmonterade och takmonterade solinstallationer. Denna minskning av antalet moduler bidrar till att minimera det utrymme som krävs för installationen. För stora solcellsparker minskar det mindre utrymmeskravet den mark som behövs för att etablera solcellsanläggningar. Detta i sin tur minskar kapitalkostnaderna för solutvecklare, eftersom marken representerar en betydande initial investering för att bygga stora solkraftverk.
Varför tillverkar inte tillverkarna 1/4-skurna eller till och med 1/5-skurna solceller?
Medan 1/4-skurna och 1/5-skurna moduler skulle kunna erbjuda något högre effektutgång per modul, innebär optimering av en energilösning att man tar hänsyn till ytterligare tillverkningskomplexiteter.
Specifikt kräver införande av fler solcellsskärningar ytterligare bypass-dioder för kretsskydd inom modulen. Detta ökar användningen av råmaterial, vilket resulterar i ökade kostnader och förlängda produktionstider. För bostadssolarlösningar som fokuserar på kostnadsreduktion tillsammans med effektivitet, är det fördelaktigt att hålla moduler enkla och eleganta. 1/3-skurna solceller, som endast kräver tre bypass-dioder, balanserar mellan överkomlighet och förbättrad prestanda för slutanvändarna. Denna design minimerar också riskerna för framtida uppgraderingar samtidigt som de maximala nuvarande effektivitetsmöjligheterna utnyttjas.
Slutsats
1/3-skurna solceller, jämfört med halvskurna celler, förbättrar avsevärt den totala prestandan och effektiviteten hos solpanelmoduler genom att ytterligare minska ström och motstånd, minimera effekttapp, optimera värmefördelning och förbättra komponenttillförlitlighet. Dessa fördelar gör 1/3-skuren teknik mer attraktiv för högpresterande applikationer och specifika scenarier. Trots den mer komplexa tillverkningsprocessen överväger ofta prestandaförbättringarna och de ekonomiska fördelarna dessa ytterligare kostnader.
Maysun Solar har specialiserat sig på att tillverka högkvalitativa solcellsmoduler sedan 2008. Förutom solkraftverket Balcony Solar Power Station erbjuder Maysun Solar ett brett utbud av solpaneler i helsvart, svart ram, silver och glas som använder halvskurna, MBB-, IBC- och HJT-tekniker. Dessa paneler erbjuder överlägsen prestanda och snygg design som sömlöst smälter in i alla byggnader. Maysun Solar har framgångsrikt etablerat kontor, lager och långsiktiga relationer med utmärkta installatörer i många länder! Vänligen kontakta oss för de senaste modulofferterna eller andra PV-relaterade förfrågningar. Vi är glada att kunna hjälpa dig.
Referenser:
Sharma, N. (2024, 15 mars). Halvskurna solceller - är de värda hype? Ornate Solar. https://ornatesolar.com/blog/why-should-you-choose-half-cut-cell-modules-for-your-solar-projects
Trina Solar. (2022, 31 oktober). Vad är den stora hypen om 1⁄3-Cut solceller? https://www.trinasolar.com/us/resources/blog/third-cut-solar-cells
Wikipedia bidragsgivare. (2024, 21 april). Solcellernas effektivitet. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar-cell_efficiency
Du kanske också gillar: