Trend komórek półkomórkowych w porównaniu z komórkami pełnokomórkowymi jest już oczywisty. Najpopularniejszym wyjaśnieniem jest to, że prąd w ogniwach półogniwowych jest tylko o połowę mniejszy od oryginału, więc straty mocy są mniejsze.

Jednak zalety technologii half-chip wykraczają daleko poza straty mocy. W tym artykule wykorzystamy najpopularniejsze wyjaśnienie, aby wyjaśnić, dlaczego technologia półogniwowa zastąpi w przyszłości baterie pełnoogniwowe.

1. Wprowadzenie technologii half-chip

W przypadku technologii half-chip dosłownie przecinają zwykłe ogniwo słoneczne na pół. Zamiast 60 lub 72 ogniw, jak zwykły moduł fotowoltaiczny, staje się 120 lub 144 ogniwami półogniwowymi, zachowując ten sam projekt i rozmiar co konwencjonalne moduły.

Technologia półogniwowa na ogół przyjmuje metodę cięcia laserowego. Ogniwa o standardowych rozmiarach są cięte na dwie identyczne półogniwa wzdłuż kierunku prostopadłego do szyn zbiorczych akumulatora, a następnie spawane szeregowo.

Pakiet półkomorowy jest również obudowany szkłem hartowanym, EVA i płytą montażową, tak samo jak w przypadku konwencjonalnych modułów. Konwencjonalny panel słoneczny zazwyczaj zawiera 60 ogniw słonecznych 0,5-0,6 V połączonych szeregowo. Napięcie jest zwiększane szeregowo, więc 60-elementowy moduł pracuje na 30-35V. Jeśli ogniwa półogniwowe są połączone razem, jak w standardowym zespole, wytworzą połowę prądu i dwa razy większe napięcie przy tej samej rezystancji.

Aby zapewnić, że ogólne napięcie wyjściowe i prąd konwencjonalnych komponentów są spójne, komponenty baterii półogniwowej są zazwyczaj zaprojektowane w strukturze szeregowo-równoległej w projekcie panelu, co odpowiada dwóm małym komponentom połączonym równolegle.

Jak pokazano na powyższym rysunku, napięcie w obwodzie otwartym akumulatora półogniwowego jest takie samo jak w przypadku akumulatora pełnoogniwowego, a liczba ogniw półogniwowych jest podwojona. Po podzieleniu na dwie części liczba ogniw w każdej części jest taka sama jak w module pełnoogniwowym, a napięcie po połączeniu dwóch części równolegle Tak samo jak każda część z osobna, więc całkowite napięcie wyjściowe nie nie zmieniaj się w stosunku do pełnej komórki.

Bateria półogniwowa jest tylko o połowę mniejsza od baterii konwencjonalnej, więc prąd każdej baterii jest tylko o połowę mniejszy od baterii konwencjonalnej.

Rezystancja ogniwa półogniwowego jest tylko o połowę mniejsza od rezystancji ogniwa pełnoogniwowego, więc każda część połączona równolegle ma połowę rezystancji modułu pełnoogniwowego. Łącząc dwie części równolegle z tylko połową rezystancji, całkowita rezystancja pętli wynosi tylko 1/4 pełnej rezystancji chipa.

Zmiana konstrukcji płytki sprawia, że ​​konstrukcja przyłącza puszki jest inna. Generalnie stosuje się trzyczęściową skrzynkę przyłączeniową.


2. Zalety konstrukcji Half-Chip

- Mniejsza utrata opakowania

Jak wspomniano powyżej, dzięki zmniejszeniu prądu wewnętrznego i rezystancji linii, straty wewnętrzne rozpraszane w obwodzie wewnętrznym są zmniejszone, straty mocy są proporcjonalne do prądu, a połowa prądu i rezystancja w jednej czwartej umożliwiają montaż w połowie chipa Aby zmniejszyć straty mocy 4 razy, odpowiednia moc wyjściowa i wytwarzanie energii wzrośnie.

Jednocześnie, ze względu na zmniejszenie strat wewnętrznych, spada również temperatura pracy modułu i puszki połączeniowej. Gdy moduł pracuje na zewnątrz, temperatura modułu półelementowego jest o około 1,6°C niższa niż w przypadku konwencjonalnego modułu całoelementowego, a niższa temperatura pozwala na uzyskanie wyższej fotoelektryczności modułu. sprawność konwersji.

Nawet gdyby zamiast używać dwóch połówek równolegle, wszystkie półogniwa byłyby połączone tak, aby działały jak standardowy panel słoneczny, prąd byłby o połowę mniejszy, ale rezystancja byłaby taka sama, a pobór mocy wynosiłby 1/ 4 moc.

- Tolerancja cieni zmniejsza ryzyko gorących punktów

Panele półarkuszowe są bardziej odporne na działanie cieni niż standardowe moduły słoneczne.

Moduły półogniwowe nie mają 3 ciągów paneli, jak moduły standardowe, ale 6 ciągów, co czyni go panelem 6-strunowym. Chociaż niewielka ilość zacienienia na module (liście, ptasie odchody itp.) może wyłączyć cały ciąg, efekt zacienienia jest zmniejszony ze względu na konstrukcję diod bocznikujących (zaznaczonych na czerwono na poniższym obrazku), które nie wpływa na inne ciągi.

6 niezależnych ciągów z 3 diodami bocznikowymi zapewnia lepszą tolerancję częściowego zacienienia. Nawet jeśli połowa komponentu jest zasłonięta cieniami, druga połowa nadal będzie działać.

- Niski prąd obniża temperaturę gorącego punktu

Ogniwa półogniwowe rozprowadzają prąd wewnętrzny w systemie i poprawiają jego wydajność, trwałość i tolerancję cienia.

Gdy komórka ciągu komórek w module jest zacieniona, komórka ta tworzy gorący punkt w pętli, a utrzymujące się wysokie temperatury mogą uszkodzić moduł. Ponieważ jest dwa razy więcej ciągów modułów półogniwowych, co oznacza, że ​​w gorącym punkcie jest tylko połowa ciepła, a niższe ciepło powoduje mniejsze uszkodzenie modułu, może poprawić odporność na uszkodzenia w gorącym punkcie i zwiększyć wykorzystanie żywotności modułu.

- Tolerancja cieni zmniejsza utratę mocy

W układzie fotowoltaicznym wiele modułów jest zwykle połączonych szeregowo, a następnie połączonych równolegle z innymi podseriami. Prąd wpływa i wypływa z każdego połączonego szeregowo składnika kolejno w tym samym podciągu.

W przypadku tradycyjnego projektu panelu modułów, gdy pewien moduł utraci moc z różnych powodów zacienienia, wpłynie to na wszystkie moduły w podciągu. Podczas gdy w przedstawionym powyżej module typu half-chip dioda bocznikująca ogranicza straty mocy w zacienionej części, a nie w całym module, tworzy alternatywną ścieżkę przepływu prądu w niezacienionej części i zapobiega przepływowi prądu przez zacienioną część, zmniejszając część zacienioną. wpływają i poprawiają jego działanie.


3. Przyszłość technologii half-chip

Zastosowanie ogniw półogniwowych może zapewnić ogromne korzyści i lepszą wydajność w zacienionych warunkach, co ma ogromne znaczenie w przypadku fotowoltaiki budowlanej, na którą łatwo wpływają inne przeszkody budowlane.

Ogniwa półogniwowe mogą zwiększyć wytwarzanie energii, ale konstrukcja systemu jest podobna do modułów pełnoogniwowych, co nie zwiększa kosztów instalacji i zapewnia niższy LCOE. Udoskonalenia w technologii cięcia laserowego sprawiają, że defekty cięcia komórek półkomórkowych są prawie nieistotne.

Wraz z popularyzacją dużych komponentów i dużych wafli krzemowych, coraz bardziej widoczny staje się trend połówkowych, a nawet trzech wafli. Według instytucji branżowych oczekuje się, że udział w rynku modułów półogniwowych przekroczy 50% w ciągu najbliższych trzech lat.