1. Überblick über die Halbzellentechnologie
Die Halbzellentechnologie beinhaltet die Aufteilung herkömmlicher Solarzellen in zwei gleich große Hälften. Im Gegensatz zu konventionellen Solarmodulen mit 60 oder 72 Zellen in voller Größe bestehen Halbzellenmodule typischerweise aus 120 oder 144 Halbzellen, wobei Design und Abmessungen denen von Standardmodulen entsprechen.
2. Halbzellen-Schneideverfahren
Bei der Herstellung von Halbzellen wird typischerweise ein Solarzellenmodell mittels Laserschneiden in zwei gleich große Hälften geteilt, und zwar senkrecht zu den Hauptstromschienen. Diese Hälften werden anschließend wieder in Reihe geschaltet, um einen geschlossenen Stromkreis zu bilden.
3. Elektrische Eigenschaften von Halbzellen
Halbzellenpaneele sind, ähnlich wie herkömmliche Module, mit gehärtetem Glas, EVA und einer Rückseitenfolie ummantelt.
Ein typisches Solarpanel enthält 60 in Reihe geschaltete Zellen, von denen jede 0,5–0,6 V erzeugt, mit einer Gesamtbetriebsspannung von 30–35 V.
Werden Halbzellen wie in einem Standardmodul zusammengeschaltet, erzeugen sie die halbe Stromstärke und die doppelte Spannung, wobei der Widerstand konstant bleibt.
Um die Spannungs- und Stromausgänge herkömmlicher Solarmodule zu erreichen, sind Halbzellenmodule in Reihen-Parallel-Schaltung ausgeführt, wodurch effektiv zwei kleinere Teilmodule parallel geschaltet werden. Dies gewährleistet Folgendes:
Jede Halbzelle hat die gleiche Leerlaufspannung wie eine Vollzelle.
Der Strom jeder Halbzelle wird halbiert, aber durch die Parallelschaltung wird der Gesamtstrom wieder auf den Wert von Vollzellenmodulen eingestellt.
Der Gesamtwiderstand des Stromkreises wird auf ein Viertel des Widerstands eines Vollzellenmoduls reduziert, wodurch die Energieverluste deutlich verringert werden.
4. Vorteile der Halbzellentechnologie
① Geringere Verpackungsverluste
Durch die Reduzierung des Innenstroms und des Schaltungswiderstands werden interne Energieverluste minimiert. Da der Leistungsverlust proportional zum Strom ist, verringert eine Halbierung des Stroms und eine Reduzierung des Widerstands auf ein Viertel den Leistungsverlust um das Vierfache. Dies steigert die Leistung und den Energieertrag des Panels.
Geringere interne Verluste senken auch die Betriebstemperatur des Panels. Unter Außenbedingungen arbeiten Halbzellenpanels etwa 1,6 °C kühler als herkömmliche Panels, was den Wirkungsgrad verbessert.
② Reduziertes Risiko von Hotspots durch Beschattung
Halbzellenpaneele bewältigen Verschattung besser als Standardmodule.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Paneelen mit drei Zellsträngen verfügen Halbzellenpaneele über sechs Zellstränge, die als sechs kleinere Module fungieren.
Bypass-Dioden (im Diagramm rot markiert) isolieren die beschatteten Bereiche vom Rest des Panels und minimieren so Leistungsverluste aufgrund von Teilbeschattung (z. B. durch Blätter oder Vogelkot).
Selbst wenn die Hälfte des Panels beschattet ist, kann die andere Hälfte weiterarbeiten, wodurch eine höhere Gesamteffizienz gewährleistet wird.
③ Geringerer Strom reduziert die Temperatur an heißen Stellen
Die Halbzellentechnologie verteilt den Strom effektiver und verbessert so Leistung, Lebensdauer und Schattentoleranz.
Bei Beschattung können sich in den betroffenen Zellen aufgrund übermäßiger lokaler Erwärmung Hotspots bilden.
Halbzellenpaneele mit der doppelten Anzahl an Strängen erzeugen an Hotspots nur die Hälfte der Wärme. Dies minimiert Schäden, erhöht die Haltbarkeit und verlängert die Lebensdauer des Moduls.
④ Verbesserte Toleranz gegenüber Verschattung und Leistungsverlust
In einer Solaranlage werden mehrere Paneele in Reihe zu einem Strang geschaltet, und Stränge werden parallel geschaltet.
Bei herkömmlichen Modulbauweisen wirkt sich der Leistungsverlust eines einzelnen verschatteten Moduls auf die gesamte Modulkette aus.
In Halbzellen-Modulen schaffen Bypass-Dioden alternative Strompfade, sodass der Strom um verschattete Bereiche herumfließen und Leistungsverluste reduzieren kann. Dies verbessert die Leistung und minimiert die Auswirkungen von Verschattung.
Halbzellen-Solarmodule stellen einen bedeutenden Fortschritt in der Solartechnologie dar und vereinen verbesserte Effizienz, Langlebigkeit und Verschattungsresistenz. Ihr fortschrittliches Design gewährleistet zuverlässige Leistung auch unter schwierigen Bedingungen und macht sie zur bevorzugten Wahl für moderne Photovoltaikanlagen.
