...

Moduły fotowoltaiczne

4 sierpnia 2020
Moduły fotowoltaiczne

Zestaw mechanicznie i elektrycznie połączonych ogniw fotowoltaicznych – to jedna z najbardziej podstawowych definicji urządzenia do konwersji energii Słońca na energię elektryczną.

Moduł fotowoltaiczny buduje się, stosując wiele nowoczesnych, innowacyjnych technologii powstających w zapleczach badawczych liderów branży. Dzisiejsze technologie rozwijają się w niesamowitym tempie, znacznie szybciej niż kiedykolwiek w historii. Aby nadążyć za globalnym popytem, zdobywać nowe rynki, konkurować ceną i osiągami (parametrami), producenci działają pod presją. Aby osiągnąć korzyści skali, nowe technologie wprowadza się do masowej produkcji na bieżąco. Nie ma tutaj mowy o sezonowaniu – sprawdzaniu produktów w warunkach naturalnych. Na taki scenariusz pozwala technologia symulacji – odtwarzania reakcji urządzeń na bodźce i czynniki występujące w czasie realnego cyklu życia produktu.

 

 

 Karta niezawodności modułów

W maju br. po raz szósty została opublikowana karta wyników niezawodności modułu fotowoltaicznego 2020. Karta prezentuje wyniki najważniejszych programów testowych modułów fotowoltaicznych wykonywanych przez PV EVOLUTION LABS (PVEL) z Kalifornii – wiodące laboratorium testujące niezawodność, trwałość i wydajność modułów fotowoltaicznych. Niezależne raporty przedstawiające kondycję urządzeń fotowoltaicznych (także falowników PV oraz akumulatorów) są podstawowym kryterium warunkującym wybór najlepszych produktów przez finansistów, banki, inwestorów oraz projektantów systemów PV. Tylko wysokiej jakości moduł fotowoltaiczny, o udowodnionej niezawodności i wydajności, ogranicza ryzyko braku trwałości i zapewnia rentowność projektu w całym okresie jego trwania. Misją PVEL jest wspieranie inwestorów na całym świecie poprzez generowanie danych o produktach fotowoltaicznych zaawansowanych technologicznie. PVEL współpracuje z wszystkimi głównymi producentami modułów PV (ponad 400 podmiotów na całym świecie) oraz reprezentuje ponad 30 GW rocznej siły nabywczej.

W ciągu zaledwie kilku lat krajobraz produkcji modułów fotowoltaicznych zmienił się diametralnie. Od szybkiego zdobywania rynku przez technologię PERC, następnie HJT, moduły bifacjalne, poprzez coraz większe ogniwa, cięcie HC, nowe metody połączeń oraz inne wysokowydajne technologie, po cieńsze ramy i szkło, nowe hermetyzatory – trwa innowacyjny wyścig. Nabywcy modułów fotowoltaicznych stoją przed coraz trudniejszymi wyborami. Wobec powyższego, rzetelna, niezależna i wiarygodna kontrola jakości staje się kluczowym aspektem klasyfikującym wartość urządzenia.

 

 

Wyniki badań

Niepokojącym zjawiskiem zaobserwowanym w ostatnim roku, wykrytym przez PVEL podczas diagnostyki modułów, jest problem degradacji indukowanym napięciem (PID – ang. potential induced degradation). PID jest problemem, który wielu w branży fotowoltaicznej uważa za rozwiązany, tymczasem mediana degradacji PID była najwyższa od czasu opublikowania pierwszego raportu przez laboratorium.

W pośpiesznym trybie wprowadzania nowych technologii do masowej produkcji PVEL dostrzega wystąpienie nieznanych do tej pory trybów degradacji oraz innych problemów. Przyjęcie na dużą skalę ogniw typu PERC (ogniwo ze spodnią pasywacją emitera), które zastąpiły dominujące niegdyś Al-BSF, przyniosło wymierne korzyści w postaci lepszej wydajności, lepszej pracy w słabszym oświetleniu oraz niższych kosztów produkcji modułów. Jednak niektóre ogniwa PERC są podatne na degradację spowodowaną światłem i podwyższoną temperaturą (LeTID – ang. light- and elevated temperature-induced degradation). Mogą one zmniejszyć wydajność nawet o 10% w określonych warunkach środowiskowych.

W związku z wprowadzaniem nowych konstrukcji ogniw i ich połączeń, niektóre rozwiązania powodują zwiększoną podatność na mikropęknięcia. Niewątpliwie, nowe ogniwa zwiększają wydajność, podnoszą bezpieczeństwo pracy modułów PV oraz przyczyniają się do zmniejszenia kosztów produkcji.

Dla ułatwień w transporcie i budowie instalacji PV producenci konkurują także wprowadzaniem modułów lżejszych, zbudowanych z cieńszego szkła i cieńszych ram oraz fizycznie większych, co prowadzi niejednokrotnie do obniżenia odporności na uszkodzenia oraz brakiem kompatybilności z istniejącymi systemami montażowymi.

Kolejną zaobserwowaną prawidłowością jest wpływ lokalizacji miejsca produkcji. Okazało się, że dwa te same moduły produkowane w dwóch różnych miejscach, jeden w fabryce producenta, a drugi w fabryce podwykonawcy, różniły się jakością. Degradacja mocy DH2000 modułu z fabryki producenta wyniosła 1%, a z fabryki podwykonawcy 3,9%.

Sposób przeprowadzania badań

PV EVOLUTION LABS posiada unikalny program testowy oparty na metodycznej sekwencji badawczej zarówno dla poszczególnych komponentów, jak i przede wszystkim gotowych wyrobów. Znormalizowane, transparentne procesy testowe wykonywane na urządzeniach w kalibracji ciągłej oraz w spójnych warunkach środowiskowych stanowią o jakości informacji o badanym obiekcie – module fotowoltaicznym.

Jednym z ważniejszych testów z całej serii jest powszechnie znany test cyklu termicznego. Wraz ze zmianą temperatury otoczenia komponenty w modułach fotowoltaicznych rozszerzają się i kurczą. Komponenty mają różne współczynniki rozszerzalności cieplnej, co skutkuje działaniem termomechanicznym pomiędzy poszczególnymi warstwami modułu fotowoltaicznego. Konsekwencją takiej zmiany naprężeń może być zmęczenie wiązki lutowania, które prowadzi do zwiększenia rezystancji, a w konsekwencji spadku mocy modułu. Dalsze możliwe konsekwencje to rozwarstwienia, uszkodzenia mechaniczne, mikropęknięcia prowadzące do zmniejszenia wydajności systemu lub jego awarii. W ciągu ponad 25-letniego okresu eksploatacji elektrowni słonecznej komponenty materiałowe będą się rozszerzać i kurczyć tysiące razy, nawet w umiarkowanym klimacie.

Zobacz także: Falowniki fotowoltaiczne – przegląd

W procedurze cyklu termicznego moduły są poddawane ekstremalnym wahaniom temperaturowym. Umieszcza się je w komorze środowiskowej, w której naprzemiennie schładza się je do temperatury –40 °C i podgrzewa do 85 °C. Gdy temperatura wzrasta, moduły pracują z maksymalną mocą pod maksymalnym obciążeniem. Cykl powtarza się 600 razy. Procedura jest znacznie bardziej rygorystyczna niż zakładana w IEC 61215, która wymaga 200 cykli. Wyniki obnażają wszelkie niedoskonałości procesu produkcji lub słabą jakość zastosowanych komponentów. W tym teście najlepiej wypadają moduły typu szyba-szyba.

W poniżeszj Tabeli prezentujemy wybrane urządzenia najlepszych producentów, którzy znaleźli się na czołowych miejscach historycznej karty wyników niezawodności modułu fotowoltaicznego 2020 PV EVOLUTION LABS.

 

WWW jinkosolar.com trinasolar.com
Model Cheetah HC 72M-V 400 W TSM-DE06M.08(II)
Typ ogniwa Monokrystaliczne PERC  HC 158,75 × 158,75 Monokrystaliczne PERC HC
Moc maksymalna STC (Pmax) [Wp] 400 340
Napięcie w MPP (UMPP) [V] 41,7 34,2
Napięcie obwodu otwartego (UOC) [V] 49,8 41,1
Prąd w MPP (IMPP) [A] 9,6 9,94
Prąd zwarcia (IOC) [A] 10,36 10,6
Sprawność (h)  [%] 20,02 19,9
Maksymalne napięcie systemu (USYST) [V] 1500 1500
Liczba modułów na palecie (w kartonie) [szt.] 26 30
Wymiary modułu (L × W × H) [mm] 2008 × 1002 × 40 16,98 × 1004 × 35
Waga [kg] 22,5 18,7
Gwarancja produktowa w latach 10 10

 

WWW q-cells.com jasolar.com
Model Q.PEAK DUO-G6 355 JAM60S10 340/MR
Typ ogniwa Monokrystaliczne Q.ANTUM HC Monokrystaliczne PERC HC
Moc maksymalna STC (Pmax) [Wp] 360 340
Napięcie w MPP (UMPP) [V] 34,85 34,73
Napięcie obwodu otwartego (UOC) [V] 41,19 41,55
Prąd w MPP (IMPP) [A] 10,33 9,79
Prąd zwarcia (IOC) [A] 10,84 10,46
Sprawność (h)  [%] 20,1 20,2
Maksymalne napięcie systemu (USYST) [V] 1000 1500
Liczba modułów na palecie (w kartonie) [szt.] 32 30
Wymiary modułu (L × W × H) [mm] 1740 × 1030 × 32 1689 × 996 × 35
Waga [kg] 19,9 19
Gwarancja produktowa w latach 12 12

 

WWW recgroup.com gclsi.com
Model REC N-PEAK 330 GCL-M3/60H 340
Typ ogniwa Monokrystaliczne HC Monokrystaliczne HC
Moc maksymalna STC (Pmax) [Wp] 330 340
Napięcie w MPP (UMPP) [V] 34,6 34,52
Napięcie obwodu otwartego (UOC) [V] 41,3 40,98
Prąd w MPP (IMPP) [A] 9,55 9,85
Prąd zwarcia (IOC) [A] 10,24 10,28
Sprawność (h)  [%] 19,8 20,2
Maksymalne napięcie systemu (USYST) [V] 1000 1500
Liczba modułów na palecie (w kartonie) [szt.] b.d. 30
Wymiary modułu (L × W × H) [mm] 1675 × 997 × 30 1686 × 1000 × 35
Waga [kg] 18 19,2
Gwarancja produktowa w latach 20 12

 

WWW en.longi-solar.com suntech-power.com
Model LR4-60HPH 360M STP405S-A72/Vfh
Typ ogniwa Monokrystaliczne HC Monokrystaliczne HC
Moc maksymalna STC (Pmax) [Wp] 360 405
Napięcie w MPP (UMPP) [V] 33,7 41,6
Napięcie obwodu otwartego (UOC) [V] 40,9 49,2
Prąd w MPP (IMPP) [A] 10,69 9,5
Prąd zwarcia (IOC) [A] 11,20 10,1
Sprawność (h)  [%] 19,3 19,6
Maksymalne napięcie systemu (USYST) [V] 1500 1500
Liczba modułów na palecie (w kartonie) [szt.] b.d. 30
Wymiary modułu (L × W × H) [mm] 1776 × 1052 × 35 2008 × 1002 × 35
Waga [kg] 19,3 22,5
Gwarancja produktowa w latach 20 12

 

WWW astroenergy.com znshinesolar.com
Model CHSM60M-HC-340 ZXM6-TLD60-310
Typ ogniwa Monokrystaliczne HC Monokrystaliczne
Moc maksymalna STC (Pmax) [Wp] 340 310
Napięcie w MPP (UMPP) [V] 34,69 32,9
Napięcie obwodu otwartego (UOC) [V] 41,88 39,9
Prąd w MPP (IMPP) [A] 9,8 9,43
Prąd zwarcia (IOC) [A] 10,30 9,9
Sprawność (h)  [%] 20,1 18,85
Maksymalne napięcie systemu (USYST) [V] 1500 1500
Liczba modułów na palecie (w kartonie) [szt.] 31 42
Wymiary modułu (L × W × H) [mm] 1692 × 1002 × 35 1658 × 992 × 25
Waga [kg] 19,1 21
Gwarancja produktowa w latach 12 10

 

WWW canadiansolar.com
Model CS1H-345MS
Typ ogniwa Monokrystaliczne PERC
Moc maksymalna STC (Pmax) [Wp] 345
Napięcie w MPP (UMPP) [V] 38,2
Napięcie obwodu otwartego (UOC) [V] 44,6
Prąd w MPP (IMPP) [A] 9,04
Prąd zwarcia (IOC) [A] 9,61
Sprawność (h)  [%] 20,46
Maksymalne napięcie systemu (USYST) [V] 1500
Liczba modułów na palecie (w kartonie) [szt.] 30
Wymiary modułu (L × W × H) [mm] 1700 × 992 × 35
Waga [kg] 19,2
Gwarancja produktowa w latach 15

 

Tabela poniżej zawiera informacje o  nowoczesnych modułach polskich producentów. Parametry zamieszczone w tabelach zostały przygotowane na podstawie kart katalogowych producentów.

 

WWW solar.bruk-bet.pl hanplast.energy mlsystem.pl
Model BEM-320 W Bifacjal/HJT/SWCT/315 W ML-S6MF/T1-330
Typ ogniwa Monokrystaliczne PERC Monokrystaliczne HJT typ N Monokrystaliczne HC
Moc maksymalna STC (Pmax) [Wp] 320 315 330
Napięcie w MPP (UMPP) [V] 33,2 37 34,3
Napięcie obwodu otwartego (UOC) [V] 40,6 44,1 42,2
Prąd w MPP (IMPP) [A] 9,65 8,52 9,63
Prąd zwarcia (IOC) [A] 10,2 8,98 10,14
Sprawność (h)  [%] 19,12 19 19,4
Maksymalne napięcie systemu (USYST) [V] 1500 1500 1000
Liczba modułów na palecie (w kartonie) [szt.] 26 50 (dostępne pakowanie dedykowane) 31
Wymiary modułu (L × W × H) [mm] 1665 × 1005 × 40 1664 x 996 x 6 1684 × 1002 × 35
Waga [kg] 19 23,5 19,2
Gwarancja produktowa w latach 12 15 20

CZYTAJ TAKŻE