Perché i pannelli solari con celle tagliate in 1/3 generano più energia rispetto a quelli con celle tagliate a metà in ambienti ad alta temperatura?

Indice

1. Introduzione
2. Principio di progettazione dei moduli fotovoltaici a due e tre sezioni
3. Confronto delle prestazioni tra pannelli solari con celle tagliate in 1/3 e celle tagliate a metà in ambienti ad alta temperatura
4. La Sinergia tra Tecnologia Multi-Busbar e Moduli Fotovoltaici a Tre Sezioni
5. Conclusione

Introduzione

Nel campo del fotovoltaico, l'efficienza e la stabilità dei moduli sono fattori cruciali che determinano la quantità di energia elettrica generata. Con i progressi tecnologici, il design dei moduli fotovoltaici è stato continuamente ottimizzato. I pannelli solari con celle tagliate in 1/3 e quelli con celle tagliate a metà, grazie alle loro diverse caratteristiche di corrente e tensione, mostrano differenze significative nelle prestazioni in ambienti ad alta temperatura. Questo articolo esplorerà perché i pannelli solari con celle tagliate in 1/3 generano più energia rispetto a quelli con celle tagliate a metà in queste condizioni.

I moduli fotovoltaici convertono l'energia solare in energia elettrica attraverso l'effetto fotoelettrico. In questo processo, la corrente nel modulo influisce sulla sua temperatura operativa. Più alta è la corrente, maggiori sono le perdite di resistenza, portando a un aumento più significativo della temperatura operativa del modulo. Inoltre, la temperatura operativa del modulo influisce sulle sue perdite di potenza. Generalmente, più alta è la temperatura operativa di un modulo fotovoltaico, maggiori sono le perdite di potenza. Pertanto, la corrente del modulo ha un impatto significativo sulla sua produzione di energia, con una corrente più elevata che porta a maggiori perdite di potenza.

Principio di progettazione dei moduli fotovoltaici a due e tre sezioni

1. Principio di progettazione dei moduli a due sezioni

I moduli fotovoltaici a due sezioni utilizzano la tecnologia laser per dividere le celle solari tradizionali lungo la linea centrale in due parti. L'obiettivo principale di questo design è ridurre la densità di corrente delle celle e, di conseguenza, diminuire le perdite di resistenza (perdite I²R). Ogni mezza cella, dopo essere stata tagliata, trasporta solo il 50% della corrente di una cella intera, riducendo così il calore generato dal flusso di corrente. In ambienti ad alta temperatura, la corrente ridotta contribuisce a limitare il surriscaldamento dei moduli, migliorandone l'efficienza e la stabilità della potenza in uscita.

2. Principio di progettazione dei moduli a tre sezioni

I moduli a tre sezioni dividono ulteriormente le celle solari in tre parti, riducendo la corrente a un terzo rispetto alla cella intera. Rispetto al design a due sezioni, la tecnologia a tre sezioni gestisce la corrente in modo ancora più preciso. Ogni cella divisa in tre trasporta solo un terzo della corrente originale, riducendo significativamente le perdite di resistenza. Questo consente ai moduli di offrire prestazioni superiori in ambienti ad alta temperatura, in particolare riducendo l'effetto "hot spot" e mitigando la perdita di potenza causata dall'aumento della temperatura.

Confronto delle Prestazioni tra Pannelli Solari con Celle Tagliate in 1/3 e Celle Tagliate a Metà in Ambienti ad Alta Temperatura

1. Caratteristiche di Corrente e Tensione:

• Pannelli Solari con Celle Tagliate in 1/3: I moduli progettati con tecnologia a tre sezioni presentano una corrente inferiore per ogni cella e una tensione più elevata. Ad esempio, il modulo Twisun Pro (TOPCon) da 430W a tre sezioni ha una corrente operativa di 9,96A e una tensione di uscita di 43,2V. L'elevata tensione di uscita aiuta a ridurre le perdite di potenza in condizioni di alta temperatura, migliorando l'efficienza complessiva della generazione di energia.
• Pannelli Solari con Celle Tagliate a Metà: I moduli con design a due sezioni hanno una corrente più elevata e una tensione inferiore per ogni cella. Altri moduli TOPCon a due sezioni sul mercato, con una potenza nominale di 430W, presentano una corrente di 13,49A e una tensione di uscita di 31,88V. Sebbene questo design possa aumentare la potenza istantanea in alcune situazioni, in ambienti ad alta temperatura la corrente elevata può causare una riduzione della tensione, compromettendo l'efficienza della generazione di energia.

2. Perdite per Resistenza:

Una corrente più alta comporta una maggiore perdita di calore a causa della resistenza. La perdita per resistenza, Pres, può essere calcolata utilizzando la formula Pres = I² × R.

Supponendo che la resistenza R sia la stessa per entrambi i tipi di pannelli, la corrente nei pannelli con celle tagliate a metà (13,49A) è più alta rispetto a quella nei pannelli con celle tagliate in 1/3 (9,96A), portando a una maggiore perdita per resistenza.

Calcolo della Perdita per Resistenza:

• Pannello con Celle Tagliate in 1/3:
• Corrente I = 9,96A
• Perdita per Resistenza Pres = I² × R = 9,96² × R = 99,2R
• Pannello con Celle Tagliate a Metà:
• Corrente I = 13,49A
• Perdita per Resistenza Pres = I² × R = 13,49² × R = 181,98R

La perdita per resistenza nei pannelli con celle tagliate a metà è circa 1,83 volte quella dei pannelli con celle tagliate in 1/3.

3. Aumento della Temperatura:

L'aumento della temperatura è proporzionale alla perdita per resistenza. Se si assumono le stesse condizioni, l'aumento della temperatura nei pannelli con celle tagliate a metà sarà 1,83 volte quello dei pannelli con celle tagliate in 1/3.

A causa della corrente più alta nei pannelli con celle tagliate a metà, la perdita per resistenza è maggiore, determinando un aumento più significativo della temperatura.

Supponendo una temperatura ambiente di 30°C e una temperatura operativa di 60°C per i pannelli con celle tagliate in 1/3:

• Pannello con Celle Tagliate in 1/3:
• Aumento della temperatura = 60°C − 30°C = 30°C
• Pannello con Celle Tagliate a Metà:
• Aumento della temperatura = 30°C × 1,83 = 54,9°C
• Temperatura operativa = 30°C + 54,9°C = 84,9°C

Pertanto, in un ambiente a 30°C, la temperatura operativa di un pannello con celle tagliate a metà sarebbe di circa 84,9°C, ovvero 24,9°C superiore rispetto a quella di un pannello con celle tagliate in 1/3.

4. Perdita di Potenza:

Supponendo un coefficiente di temperatura della potenza di -0,29%/°C per i pannelli solari TOPCon:

Percentuale di Perdita di Potenza:

• Pannello con Celle Tagliate in 1/3:
• Percentuale di perdita di potenza = −0,29%/°C × 30°C = −8,7%
• Pannello con Celle Tagliate a Metà:
• Percentuale di perdita di potenza = −0,29%/°C × 54,9°C = −15,92%

Con una potenza nominale di 430W:

• Pannello con Celle Tagliate in 1/3:
• Perdita di potenza = 430W × (−8,7%) = −37,41W
• Pannello con Celle Tagliate a Metà:
• Perdita di potenza = 430W × (−15,92%) = −68,456W

Il pannello con celle tagliate a metà perde circa 31,046W di potenza in più rispetto al pannello con celle tagliate in 1/3.

Differenza Percentuale nella Perdita di Potenza:

• Differenza percentuale = (68,456W − 37,41W) / 430W × 100% = 7,22%

A causa della corrente più alta (13,49A) nei pannelli con celle tagliate a metà, che porta a un aumento maggiore della temperatura (54,9°C), essi subiscono una perdita di potenza maggiore. Secondo i calcoli, i pannelli solari con celle tagliate a metà perdono circa 31,046W in più rispetto ai pannelli con celle tagliate in 1/3, il che equivale a una perdita di potenza aggiuntiva del 7,22%.

5. Perdita di Generazione di Energia Annuale:

Supponendo un sistema fotovoltaico TOPCon da 10kW con una durata media di irraggiamento solare di 4 ore/giorno, un'efficienza del sistema dell'85% e 365 giorni/anno:

La perdita di potenza aggiuntiva per i pannelli con celle tagliate a metà rispetto a quelli con celle tagliate in 1/3 è di 31,046 watt.

Calcolo della Perdita di Generazione di Energia Annuale:

• Perdita di generazione di energia annuale = 31,046W × 4 ore/giorno × 365 giorni × 0,001 kWh/W = 45,33 kWh

La perdita annuale di circa 45,33 kilowattora (kWh) di generazione di energia è equivalente all'energia consumata da una famiglia tipica che utilizza un forno a microonde ogni giorno per un anno intero.

Attraverso la tabella sopra riportata, è evidente la differenza di prestazioni tra i moduli fotovoltaici a tre e due sezioni in ambienti ad alta temperatura. I moduli a tre sezioni mostrano prestazioni superiori in termini di corrente, tensione e perdite di potenza, evidenziando una maggiore adattabilità ed efficienza economica in condizioni di calore elevato. Nella scelta del tipo di modulo fotovoltaico più adeguato, è fondamentale prendere in considerazione questi indicatori di prestazione per garantire l'affidabilità e l'efficienza a lungo termine del sistema fotovoltaico.

6. Confronto di Altri Indicatori di Prestazione

Oltre ai parametri di corrente, tensione, resistenza, temperatura e potenza già analizzati, la seguente tabella offre un confronto più ampio su altri indicatori chiave di prestazione dei moduli fotovoltaici a tre e due sezioni in ambienti ad alta temperatura, fornendo ulteriori riferimenti per una scelta informata.

La Sinergia tra Tecnologia Multi-Busbar e Moduli Fotovoltaici a Tre Sezioni

Nell'ambito delle tecnologie fotovoltaiche moderne, i moduli a tre sezioni si distinguono per le loro eccellenti prestazioni di generazione di energia, specialmente in ambienti ad alta temperatura, grazie alla combinazione con la tecnologia multi-busbar (MBB). Insieme all'applicazione delle celle in silicio da 210 mm, questa tecnologia esalta ulteriormente il potenziale dei moduli, promuovendo lo sviluppo del mercato fotovoltaico.

Vantaggi della Tecnologia a Tre SezioniLa tecnologia a tre sezioni sfrutta il taglio laser per dividere le celle solari di grandi dimensioni in tre parti, migliorando notevolmente la potenza e l'efficienza dei moduli. I principali vantaggi includono:

• Miglioramento dell'efficienza di generazione: La progettazione a tre sezioni riduce la corrente e le perdite di potenza per ogni cella. Rispetto alle celle intere, la tensione rimane invariata, ma la corrente e la potenza diminuiscono, riducendo le perdite causate da ombreggiamenti e hotspot. Questo design permette al modulo di mantenere un'elevata capacità di generazione di energia anche in condizioni avverse.
• Riduzione del surriscaldamento e delle perdite termiche: Grazie a una distribuzione della corrente più uniforme, i moduli a tre sezioni presentano minori perdite interne e una riduzione della temperatura operativa di circa 1,6°C rispetto ai moduli convenzionali, diminuendo il rischio di hotspot e il deterioramento del modulo.
• Maggiore efficienza di incapsulamento: Le perdite durante il processo di incapsulamento per i moduli a tre sezioni sono inferiori rispetto ai moduli tradizionali, solitamente intorno allo 0,2%. La bassa corrente minimizza queste perdite, migliorando l'efficienza complessiva.
• Migliore gestione dell'ombreggiatura: La struttura unica a serie e parallelo dei moduli a tre sezioni li rende più resistenti all'ombreggiamento. Anche in condizioni di ombreggiamento parziale, i moduli a tre sezioni riducono efficacemente le perdite di energia, migliorando le prestazioni complessive del sistema.

Supporto della Tecnologia Multi-BusbarI vantaggi della tecnologia a tre sezioni sono ulteriormente rafforzati dalla tecnologia multi-busbar (MBB). Questa tecnica aumenta il numero di busbar, riducendo la distanza di trasmissione della corrente sulle celle, diminuendo ulteriormente le perdite resistive. I benefici principali sono:

• Maggiore output di potenza: L'aumento della superficie fotovoltaica attiva grazie alla MBB consente una maggiore capacità di generazione di energia. Inoltre, la riduzione delle perdite interne migliora ulteriormente l'efficienza.
• Maggiore affidabilità: I moduli MBB mostrano una resistenza maggiore alle microfessurazioni, riducendo il tasso di degrado della potenza rispetto ai moduli tradizionali, particolarmente importante in ambienti ad alta temperatura.
• Riduzione dei costi: Sebbene la tecnologia MBB richieda una maggiore precisione di produzione e capacità di saldatura, la riduzione dell'uso della pasta d'argento consente di controllare efficacemente i costi, mentre l'aumento della potenza compensa i costi aggiuntivi dei materiali.

La combinazione della tecnologia a tre sezioni con quella multi-busbar garantisce prestazioni di generazione di energia notevolmente migliorate in ambienti ad alta temperatura. Questo abbinamento non solo migliora l'efficienza e l'affidabilità dei moduli, ma riduce anche i costi di produzione e di manutenzione. Con la crescente domanda di prodotti efficienti e stabili nel mercato fotovoltaico, i moduli a tre sezioni rappresentano una direzione chiave per il futuro dello sviluppo tecnologico nel settore.

Conclusione

In conclusione, i pannelli solari con celle tagliate in 1/3 dimostrano notevoli vantaggi rispetto ai pannelli con celle tagliate a metà in ambienti ad alta temperatura. Questo è principalmente dovuto alla loro corrente inferiore, che si traduce in una riduzione delle perdite per resistenza e dell'aumento della temperatura. Al contrario, i pannelli con celle tagliate a metà, con la loro corrente più alta, sperimentano maggiori perdite per resistenza e un aumento della temperatura, con conseguenti maggiori perdite di potenza che influiscono sull'efficienza complessiva della generazione di elettricità. Nelle applicazioni pratiche, specialmente in condizioni di alta temperatura, l'adozione di pannelli solari con celle tagliate in 1/3 può migliorare significativamente la generazione complessiva di elettricità e la stabilità del sistema. Pertanto, per i sistemi fotovoltaici operanti in condizioni di alta temperatura, i pannelli solari con celle tagliate in 1/3 sono indubbiamente la scelta più ideale.

Vale la pena notare che il Twisun Pro di Maysun Solar è uno dei migliori pannelli con celle tagliate in 1/3. Twisun Pro si distingue per le sue eccellenti caratteristiche, con una bassa corrente di 10A, mostrando una performance eccezionale nella generazione di elettricità anche in ambienti ad alta temperatura, riducendo al massimo le perdite termiche di potenza. Inoltre, la bassa corrente aiuta a mitigare potenziali rischi come pericoli di incendio dovuti a un eccessivo aumento della temperatura. Scegliere Twisun Pro assicura che il tuo sistema fotovoltaico operi in modo efficiente e affidabile in diverse condizioni climatiche. Questa scelta non solo migliora l'efficienza complessiva della generazione di elettricità, ma fornisce anche una maggiore affidabilità e sicurezza a lungo termine per il tuo sistema energetico.

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