Ventajas de las células cortadas para la encapsulación de módulos solares

- Jan 30, 2019-

¿Por qué cortar las células por la mitad?

 

image

 

La mayoría de las ventajas de los paneles de celdas semicortadas se atribuyen a la reducción de la mitad de la corriente interna del panel. Reducir a la mitad la corriente reduce las pérdidas por resistencia, por lo que se mejora el rendimiento. Esto se traduce en muchos beneficios, como una mayor producción, una mejor producción por m² y un mejor rendimiento en calor. Los beneficios de sombreado, mejor durabilidad y otras mejoras en el rendimiento también se obtienen con la configuración necesaria del panel revisado.

 

Reducción de pérdidas resistivas.

En un módulo solar, las pérdidas de energía ocurren cuando los electrones viajan a través de las interconexiones de celda y barras de bus. Dado que la pérdida de potencia es igual a la resistencia multiplicada por el cuadrado de la corriente (pérdida de P = R x I²), una reducción en la corriente reduciría la pérdida. Dividiendo la celda en dos mitades, la corriente (no el voltaje) de la celda, por lo que cuando aplica este cambio a la ecuación, las pérdidas se reducen en un 75%. Como la corriente es más alta en los picos de producción, esto es cuando el beneficio es mayor . Reducir la corriente para reducir las pérdidas no es nada nuevo, lo hemos hecho durante más de un siglo en la transmisión de energía. Sin embargo, tener el doble de la mitad de las celdas de corriente duplica nuestro voltaje, lo que tendría consecuencias no deseadas en el diseño del sistema. Esto se resuelve en la configuración revisada del panel.

 

Panel estándar de celdas de 60 celdas contra 120 celdas de medio corte

image

 

La nueva, mejor configuración.

Para entender cómo funciona esto, necesita saber lo siguiente:

  1. Agregar celdas en una cadena (serie) acumula voltaje, no corriente

  2. Agregar una segunda cadena de celdas (en paralelo) acumula corriente, no voltaje

Entonces, si las 120 celdas de medio corte estuvieran conectadas en una cadena, tendríamos el doble de voltaje y la mitad de la corriente de un panel normal de 60 celdas. Para solucionar este problema, los fabricantes han rediseñado el diseño de la celda para tener dos cadenas de 60 paneles de celda semicortados unidos en paralelo. El resultado general es bastante inteligente, ya que el voltaje y la corriente que sale son idénticos a los de un panel estándar de 60 celdas, pero la corriente interna se reduce a la mitad. Esto resulta en un aumento de 1.5-3% en la eficiencia, que es más profundo de lo que parece. También tiene algunos efectos secundarios deseables.

 

Mejoras en el manejo del sombreado.

Como se mencionó, el cambio en el diseño permite que el panel tenga un mejor desempeño en ciertos escenarios de sombreado. Antes de profundizar en esto, tenga en cuenta un par de cosas:

 

  1. El sombreado todavía tendrá un impacto significativo en su sistema, incluso si se trata de los escenarios preferidos por estos paneles.

  2. El panel puede comportarse de manera diferente por sí mismo de lo que lo haría en una cadena o con un dispositivo MLPE (Module Level Power Electronics, como microinversores u optimizadores).

Una de las cosas que impulsan los fabricantes es la capacidad de que la mitad superior del panel no se vea afectada si la mitad inferior está en la sombra, o viceversa. Para entender esto, necesitamos una actualización rápida sobre el sombreado.

 

¿Por qué se puede manejar mejor el sombreado en un panel de celdas de medio corte?

Cuando tiene dos cadenas conectadas en paralelo (como la mitad superior e inferior de estos paneles), puede aislar la celda de corriente inferior a ese lado. Así que una mitad puede producir al 10% de su capacidad y la otra producir al máximo. Esto es bastante práctico, pero viene con un inconveniente.

¿Recuerdas mi comentario: "El panel puede comportarse de manera diferente por sí mismo de lo que lo haría en una cadena o con un dispositivo MLPE"? Por eso es importante.

Digamos que tiene una cadena de 10 paneles (bastante común), en un inversor de cadena, todo a la luz del sol perfecta, excepto un panel que tiene sombra completa en la mitad inferior.   En este caso, ese panel podría producir al 50%, pero también lo harían todos los otros paneles. Esto no es lo ideal. Sin embargo, el MPPT del inversor no permitirá que esto suceda. En su lugar, la corriente seguirá siendo alta y los diodos de bypass en ese panel se activarán y pasarán por alto todo el panel.

Si tenía un optimizador o un microinversor en el escenario anterior, es una historia diferente (mejor). Ese panel podría producir al 50% mientras que los otros no se verán afectados.

 

Aquí hay una versión ilustrada:  

Dos escenarios

Ambos tienen 10 paneles de celdas semicortadas en una cadena, que utilizan un inversor de cadena, variando las condiciones de sombra.

Escenario 1 , suponga que el 90% sombrea la mitad inferior de un panel (como se ilustra)

Los diodos de bypass en el panel 1 se activarán

A pesar de las celdas de medio corte, el sistema es mejor dejar caer un panel por completo que tener una corriente más baja. Vea a continuación una descripción general y aproximada de por qué. Nota:

1 potencia (P) = Corriente (I) xVoltaje (V)

1 Digamos que los paneles producen aprox. 30 V y 9 amperios

3 El voltaje aumenta cuando tiene paneles impares en una cadena, la corriente no funciona en la corriente más baja.

Opción 1 - Diodos activos, soltar el panel 1 por completo:

P = 9 amperios x 270 voltios (9 paneles a 30 voltios), P = Aprox. 2430 vatios

Opción 2 –Diodos inactivos, reducir la corriente de todos los paneles:

P = 4,95 amperios x 300 voltios (9 paneles a 30 voltios), P = Aprox. 1485 vatios

Escenario 2 , suponga un 90% de sombreado en la parte inferior de todos los paneles

Todos los diodos de bypass permanecerán inactivos

Aquí es donde las células de medio corte son excelentes. Los diodos de bypass no se activarán y la producción sería la opción 2 anterior. Con un panel estándar, casi toda la producción se habría perdido.


Cut Cells For Solar Module Encapsulation 7

En los dos escenarios, uno donde las celdas de medio corte no ayudarán y el otro donde ayudarán de manera inmensa.