كيف يمكن تحسين أداء الألواح الشمسية باستخدام الخلايا الشمسية نصف المقطوعة؟

1. تقليل فقدان المقاومة

عندما تقوم الخلايا الشمسية بتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، فإن فقدان الطاقة يأتي في المقام الأول من فقدان المقاومة أو الخسارة في عملية نقل التيار.

تنقل الخلايا الشمسية التيار عبر أشرطة معدنية رقيقة عبر أسطحها وتربطها بالأسلاك والبطاريات المجاورة، مما يتسبب في فقدان بعض الطاقة عندما يمر التيار عبر هذه الأشرطة المعدنية.

تُقسّم صفيحة الخلية الشمسية إلى نصفين، مما يُقلل التيار المُولّد من كل خلية إلى النصف. ومع تدفق التيار عبر الخلايا والأسلاك في اللوحة الشمسية، يُؤدي انخفاض تدفق التيار إلى انخفاض خسائر المقاومة. وبالتالي، يُقلل ذلك من فقدان الطاقة للمكون ويُحسّن وظيفته.

2. تحمل تظليل أعلى

الخلية نصف المقطوعة أقل تأثرًا بانسداد الظل من الخلية الكاملة. هذا ليس بسبب قطع البطارية إلى نصفين، بل بسبب اختلاف طرق التوصيل المستخدمة لتوصيل البطارية نصف المقطوعة في التجميع.

فيلوحة كهروضوئيةفي صفيحة البطارية كاملة الحجم، تُوصَل البطاريات معًا على شكل صفوف، وهو ما يُسمى بالتوصيل التسلسلي. في نظام التوصيل التسلسلي، إذا كانت إحدى الخلايا مُغطاة ولم تُنتج طاقة، فسيتوقف صف الخلايا بأكمله عن توليد الطاقة.

على سبيل المثال، التقليديةوحدة الطاقة الشمسيةيحتوي على ثلاث سلاسل بطاريات، كل منها مزود بثنائي تحويل. إذا لم تُولّد إحدى سلاسل البطاريات طاقة بسبب انسداد إحدى الخلايا، فسيتوقف ثلث الخلايا عن العمل بالنسبة للمكون بأكمله.

من ناحية أخرى، يتم أيضًا توصيل الخلايا المقطوعة نصفًا على التوالي، ولكن نظرًا لأن المكونات المصنوعة من الخلايا المقطوعة نصفًا تحتوي على ضعف عدد الخلايا (120 بدلاً من 60)، فإن عدد الصفوف الفردية يتضاعف أيضًا.

يسمح هذا النوع من الأسلاك للمكونات ذات الخلايا المقطوعة إلى نصفين بفقدان قدر أقل من الطاقة عندما يتم حظر خلية واحدة، حيث لا يمكن لخلية واحدة مسدودة إلا أن تقضي على سدس ناتج الطاقة للمكون.

السبب هو أن نصف القطعوحدة الطاقة الشمسيةيحتوي على ست سلاسل بطاريات منفصلة (ولكن ثلاثة ثنائيات تجاوز فقط)، مما يوفر قدرة تحمل أفضل للظلال المحلية. إذا حجب ظل نصف المكوّن، فسيظل النصف الآخر قادرًا على مواصلة العمل.

3. تقليل الضرر الناتج عن بقع الحرارة على المكونات

عندما يتم حماية خلية شمسية واحدة في سلسلة بطارية الوحدة، فإن جميع الخلايا غير المحمية السابقة يمكن أن تصب الطاقة التي تنتجها في الخلية المحمية على شكل حرارة، مما يشكل بقعة حرارية يمكن أن تسبب ضررًا لوحدة الطاقة الشمسية إذا استمرت لفترة طويلة.

بالنسبة للمكونات ذات الخلايا المقطوعة إلى نصفين، فإن السلسلة المزدوجة من الخلايا تتقاسم الحرارة التي تُسكب على الخلية المسدودة، وبالتالي يتم أيضًا تقليل الضرر الذي يلحق بالوحدة من سكب حرارة أقل، مما يمكن أن يحسنلوحة شمسيةالأضرار الناجمة عن بقع الحرارة.