Что нужно знать о строении солнечных панелей

Что нужно знать о строении солнечных панелей

Солнечная панель

На кремниевых солнечных батареях есть металлизированные тонкие ленты прямоугольной формы, напечатанные на лицевой и задней сторонах панелей фотогальванического солнечного элемента.

Эти металлические контакты называются шинами и имеют определяющую цель: они проводят постоянный электрический ток, который генерирует солнечная фотоэлектрическая ячейка.

Часто шины солнечных батарей состоят из меди, покрытой серебром. Серебряное покрытие необходимо для повышения проводимости (лицевая сторона), а также для снижения окисления (тыльная сторона).

Полоски солнечного элемента

Перпендикулярно к шинам размещена узкая металлическая контактная сетка полосок. Они собирают сгенерированный площадью фотовольтаической ячейки ток и транспортируют к шинам - струмозйомних контактов.

Эти контакты - шины и полоски - напечатаны на поверхности солнечного фотогальванического элемента с помощью технологии, которую называют трафаретной печатью.

шны

Проводники

Солнечные фотоэлектрические элементы должны быть скомпонованы последовательно, образуя ряды (подобно последовательного соединения пальчиковых батареек при котором напряжение каждой прилагается), чтобы получить соответствующую электрическое напряжение на выходе панели.

Проводники припаивают вручную или автоматически с помощью робота-Стрингера к шинам солнечного элемента и соединяют отдельные элементы в серии с низким последовательным сопротивлением.

Проводники изготавливаются из круглого в сечении медного провода, с помощью процесса прокатки, который покрыт слоем припоя для обеспечения легкой пайки.

Шины

Группу лент из солнечных элементов с выведенными проводниками объединяют параллельно шинами, которые затем переносят суммарный ток всех элементов к распределительной коробки модуля.

Поскольку провод шины имеет переносить большую силу тока, чем проводники, он также должен быть толще и шире, чтобы обеспечить меньшее сопротивление на единицу длины.

Шина также изготовлена из меди.

проводник

Разработка дизайна контактов

Ключевым компромиссом при проектировании лицевого контакта является достижение оптимального баланса между уменьшением потерь проводимости, что связано с широко разнесенной сеткой полосок и увеличением отражения, вызванного высокой долей металлического покрытия верхней поверхности солнечного элемента.

В связи с этим, необходимыми параметрами являются высота и ширина полос, ширина полосок «ресничек» солнечных элементов, расстояния между полосками и полосами, а также тип металла и его качество.

Растущей тенденцией в отрасли является переосмысление проектирования и производства солнечных элементов, в дальнейшем повысит эффективность и надежность, а также значительно снизит материальные затраты - особенно это касается серебряной пасты, используется для изготовления шинопроводов.

Многополосные солнечные элементы

Солнечные элементы с тремя полосами

Наиболее распространенным дизайном солнечных элементов является дизайн с тремя напечатанными полосами шины.

Солнечные элементы с пятью полосами

Сейчас система с пятью полосами шин является одним из ведущих направлений проектирования солнечных элементов и модулей.

Некоторые крупные производители солнечных панелей, такие как Trina Solar, Amerisolar, RisenSolar, Jasolar, все чаще сосредоточивают внимание при производстве фотовольтаических солнечных панелей, используя солнечные элементы с пятью полосами шин.

При росте числа шин уменьшается расстояние между ними, приводит к снижению потерь внутреннего сопротивления.

Хотя большее количество шин увеличивает затенение фотоэлектрического элемента, однако общая эффективность Многоконтактные элементов остается намного выше, чем в обычных двухполосных или трехполосный элементов.

полосы

 

Увеличение количества шин уменьшает эффективную длину полосок между ними, уменьшает потери полосок, а также влияние микротрещин.

Солнечные батареи изготовлены из очень тонких пластин, в среднем около 0,20 мм толщины. Они имеют определенную гибкость, но при нажиме могут повреждаться. При этом возникают трещины, которые настолько малы, что их невозможно разглядеть невооруженным глазом. Их называют микротрещинами.

Технология LG CELLO

Конструкция многополосных утонченный шин также позволяет снизить затраты на ценной серебряной пасте.

Примером этого является технология проводников CELLO компании LG. Термин «CELLO» (Cell connection with Electrically Low loss, Low stress, and Optical absorption enhancement) означает "соединение ячеек с низкими электрическими потерями, механическим напряжением и улучшенным оптическим поглощением".

LG Electronics заменила 3 стандартные шины на 12 тонких, округленной формы проводников, которые покрывают всю поверхность солнечных элементов.

солнечные элементы

Технология LG CELLO представлена в модуле NeON 2 PV.

модули

Без полосные солнечные элементы

Некоторые производители, такие как Solaria отказались от концепции многополосных шин и двигаются совсем другим путем. Компания использует обычные солнечные фотоэлектрические сегменты элементов, которые непосредственно электрически соединены друг с другом.

Преимущества солнечных элементов без шин очевидны:

Уменьшение незадействованного пространства между солнечными элементами.
Более гибкий дизайн размера модуля - стандартный дизайн модуля ограничивается размером солнечного элемента и требованиями интервала между ними.
Значительное снижение потерь мощности при затенении части модуля
Меньше образования микротрещин при отсутствии пайки элементов
Сохранение расходов на материал шин

панель батарея

Снижение стоимости шин

Солнечные элементы с многополосными шинами так и без полосные сосредоточены на повышении производительности и надежности, тогда как существуют и другие подходы направлены на уменьшение материальных затрат. Проводятся мероприятия по минимизации содержания серебра в шинах, например, изготовление полос конструкционно штрих-пунктирной линией, или же полной заменой серебра при металлизации солнечного элемента альтернативными материалами, такими как олово или никель.

Штрихпунктирные шаблоны шин

В последние годы в промышленности появилась более экономически выгодная альтернатива стандартным сплошным шинам - пунктирные шины, уменьшают использование дорогой серебряной пасты.

Существуют различные типы пунктирных шин: 3-полосные, 5-полосные, 6-полосные, а также 8-полосные.

Исследования показали, что шины с данной конструкцией более чувствительны к потенциальному растрескиванию и проблем потери мощности, растут с количеством разрывов, вызванных нагреванием и растрескиванием на углах шины солнечного элемента, таким образом, увеличивается количество разрывов.

модуль

Оптимизация проводников: круглые проводники

Проводники можно улучшить для оптимизации работы солнечных батарей. Это возможно благодаря использованию круглых в сечении проводников, обеспечивающих - по сравнению с прямоугольными провидниками- меньше затенение через меньшую площадь поверхности.