Menu

Panele typu half-cut cells

data artykułu maj 2019

PV331.3.jpg

Niedawno sieć obiegła informacja, że chińska firma Longi Solar wyprodukowała dwustronny panel o rekordowej mocy 450W. Panel posiada 72 podwójne ogniwa PERC wykonane w technologii half-cell.   Jeszcze parę lat temu szczytem osiągnięć dla tej technologii były panele o mocy 300W. Skąd taki skok mocy? Co oznacza technologia half-cell i jakie tendencje i technologie dominują obecnie na światowym rynku paneli PV. O tym wszystkie postaram się napisać w niniejszym artykule.

Co to jest panel standardowy?

Standardowe wymiary ogniw PV w panelach monokrystalicznych i polikrystalicznych, to najczęściej 156x156mm. Ogniw takich w pełnowymiarowym panelu jest 60, a jego wymiary zewnętrzne to 168x100cm. Na rynku dostępne są też panele z 72 ogniwami o zwiększonej wysokości do niemal 200cm, ale tej samej szerokości. Decyduje o tym ilość ogniw w rzędzie, która tak dla paneli 60 jak 72 ogniwowych wynosi 6. 

Komórki typu half-cell

W panelach z komórkami ciętymi typu half-cell, każde ogniwo jest przecięte na pół, uzyskując postać prostokąta o wymiarach 156x78mm. Cały panel ma więc takich komórek dwa razy więcej, czyli 60-cio komórkowy będzie miał ich 120, a 72 - 144. Z zasady działania paneli PV wiemy, że napięcie na pojedynczej komórce tylko w niewielkim stopniu zależy od jej powierzchni. Im więcej komórek, tym wyższe napięcie na wyjściu z paneli. Zastosowanie podwójnej liczby komórek bez żadnej zmiany w ich zarządzaniu spowodowałoby więc prawie dwukrotny przyrost napięcia, tym samym problemy w łączeniu paneli w stringi. Pamiętajmy, że napięcie jak i natężenie prądu na wejściu do falownika są ściśle ograniczone. Aby uniknąć tego problemu w panelach z ciętymi ogniwami podzielono cały panel na dwie sekcje dolną i górną, połączone ze sobą pod względem elektrycznym w sposób równoległy. Rozwiązanie takie spowodowało:

- zapewnienie na wyjściu napięcia i natężenia prądu na podobnym poziomie jak w przypadku  paneli ze zwykłymi ogniwami

- zredukowanie o połowę strat mocy związanych z rezystancją wewnętrzną modułu

 

Ten ostatni parametr, zgodnie z zasadami fizyki, jest funkcją oporu i kwadratu natężenia prądu. Im większa powierzchnia pojedynczego ogniwa tym wyższe natężenie prądu przez nie generowane. Przecięcie ogniwa na pół powoduje więc adekwatny spadek natężenia prądu, a co za tym idzie strat mocy. Moduły cięte w warunkach wysokiego nasłonecznienia, przy obniżonym natężeniu prądu płynącego przez ścieżki, mniej się nagrzewają, w wyniku czego całkowita produkcja energii jest w nich wyższa niż w standardowych ogniwach. Pokazują to testy na prąd zwarciowy.

PV331.4.jpg

PV331.5.jpg

Rys. Porównanie panelu standardowego (po lewej) i typu TwinPeak z ogniwami typu half-cut (po prawej). 

To nie jedyne zalety modułów half-cut. Według przeprowadzonych badań, zastosowanie podziału panelu na dwie sekcje, powoduje większą odporność paneli na zacienienie i tym samym mniejszą podatność na powstawianie hot-spots, czyli gorących punktów. Panele z ogniwami typu half-cut mają trzy diody bocznikujące (rys. obok), ale umieszczone centralnie względem wszystkich komórek. Sposób zachowania panelu standardowego i typu TwinPeak pokazuje poniższa ilustracja.

PV331.6.jpg

mamy tutaj następujące przypadki:

2a - brak zacienienia - w obu typach paneli mamy 100% produkcję energii

2b,c - zacieniony jest pojedynczy string. w obu przypadkach poziom odzyskanej przez moduł energii będzie jednakowy i wyniesie około 66% 

2d - zacienione dwa stringi. panele standardowe wykażą w tym przypadku spadek aż 66% mocy, podczas gdy panel TwinPeak tylko50%

2e - przypadek najbardziej spektakularny, tradycyjne panele nie produkują w tym wypadku energii, zasłonięte są wszystkie trzy ścieżki prądowe tym samym produkcja energii spada do 0%,  jednak przy panelach dwudzielnych nadal wynosi 50% wydajności, diody bocznikujące  powodują bowiem przepływ energii przez górną, niezasłoniętą część panelu.

Zysk energii w dłuższym okresie czasu jest więc wyraźnie widoczny.

Panele typu TwinPeak z ogniwami ciętymi po raz pierwszy zaprezentowała firma REC zdobywając za tę innowację nagrodę Intersolar w roku 2015. (panel  LG NeON 2). Od tego czasu inni wielcy producenci, jak Canadian Solar i Hanwha Q CELLS, podążyły za tym przykładem, zdobywając nagrodę Intersolar Award za panel Q.PEAK DUO-G5. Firmy takie jak Jinko i Trina również ogłosiły, że wprowadzają tę technologię do masowej produkcji. Warto w tym momencie zauważyć, że nagroda Intersolar w branży fotowoltaicznej to taki lokalny Oskar, wytyczający zwykle trend na rynku. Opisane powyżej panele przedstawia   ilustracja

PV331.1.jpg

Ryc. Panele w wersji ciętej half-cut trzech różnych producentów.

PV331.7.jpgPV331.8.jpg

Ryc. Przykład pracy paneli w całkowitym zacienieniu sekcji dolnej, przez cień rzucany z innego rzędu. panele TwinPeak wykazują w tym przypadku 50% mocy.

 Zastosowanie wzmocnionej ramy aluminiowej

 Standardowe panele mają ramę w postaci prostokąta. Wytrzymałość takiej ramy wynosi 5400Pa. czasem producenci podają w charakterystykach paneli, że ich produkt ma zwiększoną wytrzymałość do 8000Pa, ale drobnym drukiem dopisują, że wytrzymałość taką uzyskuje się dopiero przy 6 punktach podparcia. W praktyce panele mocowane są zawsze na dwóch szynach, czyli takich punktów są 4. Panele REC N-Peak mają nowatorską ramę z dwoma środkowymi belkami. Pozwoliło to zwiększyć wytrzymałość ramy do 7000 Pa nawet przy czterech punktach jej podparcia (rys. poniżej).

PV331.10.jpg     PV331.9.jpg

Rys. Panel TwinPeak o wytrzymałości 5400Pa (po lewej) i 7000Pa, ze wzmocniona ramą (po prawej)

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});