1. Обзор технологии полуэлементов
Технология полуэлементов предполагает разделение стандартных солнечных элементов на две равные половины. В отличие от обычных солнечных панелей с 60 или 72 полноразмерными элементами, панели с полуэлементами обычно имеют 120 или 144 полуэлемента, сохраняя при этом общую конструкцию и размеры стандартных панелей.
2. Процесс полуразбиения ячеек
В процессе производства полуэлементов обычно используется лазерная резка, при которой стандартный солнечный элемент делится на две равные половины вдоль направления, перпендикулярного основным шинам. Затем эти половины соединяются последовательно, образуя замкнутую цепь.
3. Электрические характеристики полуэлементов
Панели с полуячейками заключены в оболочку из закаленного стекла, ЭВА и задней панели, аналогично обычным модулям.
Типичная солнечная панель содержит 60 последовательно соединенных ячеек, каждая из которых генерирует 0,5–0,6 В, при этом общее рабочее напряжение составляет 30–35 В.
При соединении полуэлементов, как в стандартном модуле, они вырабатывают вдвое меньший ток и вдвое меньшее напряжение, сохраняя при этом постоянное сопротивление.
Для согласования выходного напряжения и тока с обычными панелями, панели с полуячейками проектируются с последовательно-параллельной конфигурацией, эффективно объединяя два меньших субмодуля параллельно. Это обеспечивает:
Каждая полуячейка имеет такое же напряжение холостого хода, как и полная ячейка.
Ток каждой полуячейки уменьшается вдвое, но параллельное соединение восстанавливает общий ток до уровня, соответствующего модулям с целыми ячейками.
Общее сопротивление цепи снижается до одной четверти от сопротивления полноячеечного модуля, что значительно уменьшает потери энергии.
4. Преимущества технологии полуэлементов
① Снижение потерь при упаковке
Уменьшение внутреннего тока и сопротивления цепи сводит к минимуму внутренние потери энергии. Потери мощности пропорциональны току, поэтому уменьшение тока вдвое и снижение сопротивления вчетверо снижает потери мощности в четыре раза. Это повышает выходную мощность и энергетическую отдачу панели.
Снижение внутренних потерь также уменьшает рабочую температуру панели. В условиях эксплуатации на открытом воздухе панели с полуячеистой структурой работают примерно на 1,6°C холоднее, чем обычные панели, что повышает эффективность преобразования энергии.
② Снижение риска образования зон перегрева благодаря затенению
Панели с полуячеистой структурой лучше справляются с затенением, чем стандартные модули.
В отличие от обычных панелей с тремя ячеистыми цепочками, панели с полуячеистой структурой имеют шесть таких цепочек, функционирующих как шесть меньших модулей.
Обходные диоды (отмечены красным на схеме) изолируют затененные участки от остальной части панели, минимизируя потери производительности из-за частичного затенения (например, листьями или птичьим пометом).
Даже если половина панели затенена, другая половина может продолжать работать, обеспечивая более высокую общую эффективность.
③ Снижение тока уменьшает температуру в самой горячей точке
Технология полуэлементов обеспечивает более эффективное распределение тока, повышая производительность, срок службы и устойчивость к затенению.
В случаях затенения в пораженных клетках могут образовываться очаги перегрева из-за чрезмерного локального нагрева.
В панелях с полуячеистой структурой, содержащими вдвое больше звеньев, тепловыделение в зонах перегрева вдвое меньше. Это минимизирует повреждения, повышает долговечность и продлевает срок службы модуля.
④ Повышенная устойчивость к затенению при отключении электроэнергии
В солнечной батарее несколько панелей соединены последовательно, образуя цепочку, а цепочки соединены параллельно.
В традиционных конструкциях солнечных панелей потери мощности в одной затененной панели влияют на всю цепочку.
В панелях с полуячейками обходные диоды создают альтернативные пути для тока, позволяя ему обтекать затененные участки и уменьшая потери мощности. Это повышает производительность и минимизирует влияние затенения.
Солнечные панели с полуэлементной структурой представляют собой значительный шаг вперед в солнечных технологиях, сочетая в себе повышенную эффективность, долговечность и устойчивость к затенению. Их усовершенствованная конструкция обеспечивает надежную работу даже в сложных условиях, что делает их предпочтительным выбором для современных фотоэлектрических систем.
