Módulos fotovoltaicos de media celda

La tecnología media celda Consiste en construir módulos fotovoltaicos con células cortadas a la mitad. En lugar de las tradicionales celdas cuadradas, se utilizan celdas rectangulares.

Lo que se consigue con esto son módulos más eficientes, con aproximadamente las mismas dimensiones y el mismo coste que un módulo común.

Además, las células de dimensiones reducidas sufren menos estrés mecánico, siendo menos propensas a la formación de microfisuras (microfisuras), una de las principales causas de la reducción de la eficiencia y vida útil de los módulos fotovoltaicos.

Los fabricantes de células ya suministran las células reducidas a la mitad. Para los fabricantes de módulos, el proceso de producción con células. media celda Es muy similar al de las células comunes, siendo necesarios sólo pequeños ajustes para abastecer las líneas de producción con un tipo u otro de célula.

Las células solares rectangulares (en lugar de cuadradas) no son nuevas en la familia de módulos policristalinos. La innovación que acaba de llegar al mercado son los módulos basados ​​en células monocristalinas media celda.

Mientras que las células policristalinas ya se pueden fabricar en forma rectangular, las células monocristalinas (debido al proceso de fabricación de lingotes cristalinos) sólo se pueden fabricar en forma cuadrada (u originalmente circular).

Producir medias celdas celdas rectangulares es necesario utilizar un proceso para cortar la celda cuadrada, que no es tan sencillo. El corte se puede realizar mediante procesos mecánicos o láser.

El método de corte por láser TLS (Separación térmica por láser) permite que las células se dividan sin prácticamente ningún daño mecánico.

Varios fabricantes ofrecen módulos con 144 celdas, que son los media celda de módulos tradicionales de 72 celdas.

Los módulos más eficientes que se encuentran comercialmente hoy en día, superando el 20%, son los mono-PERC con células media celda bifaciales.

Los módulos de 144 o 72 celdas son muy similares, con características mecánicas y eléctricas muy similares. ¿Qué ganas con medias celdas es un aumento en la eficiencia del módulo, como explicaremos a continuación.

Eficiencia incrementada

Las celdas cortadas por la mitad producen la mitad de corriente eléctrica que una celda convencional, ya que la potencia eléctrica depende del cuadrado de la corriente.

Con la mitad de la corriente circulando en cada celda, las pérdidas óhmicas en los terminales y contactos eléctricos y en las propias celdas se reducen a 1/4 de las pérdidas originales, ya que la pérdida óhmica del módulo pasa a ser P = R (i/2)² = reír²/4, mientras que originalmente las pérdidas serían P = Ri², asumiendo que las resistencias óhmicas presentes en los módulos son aproximadamente las mismas para ambos tipos de celdas.

Aumento de la eficiencia del módulo media celda también es mayor debido al espaciado entre las celdas, lo que aumenta la eficiencia óptica al permitir una mayor dispersión de la luz que incide sobre las celdas.

Tolerancia a las sombras

Módulos media celda Tienen mayor tolerancia a las sombras que los módulos tradicionales. La siguiente figura muestra lo que puede suceder en dos módulos diferentes (media celda y estándar) cuando están sujetos a la misma sombra.

La división de las células en un mayor número de grupos, como ocurre en los módulos. media celda, le permite desacoplar el efecto de las sombras cuando caen solo sobre ciertas partes de los módulos (sombras parciales).

Rendimiento térmico

En los módulos fotovoltaicos convencionales hay una única caja de conexiones que contiene varias conexiones eléctricas y normalmente alberga tres diodos evitar.

Con la distribución de circuitos de un módulo. media celda, como vemos en la figura siguiente, es necesario distribuir el evitar en lugar de limitarlos a un solo cuadro.

La presencia de múltiples cajas de conexiones (caja de conexiones) también acaba siendo un aspecto positivo, ya que reduce el calentamiento localizado provocado por la presencia de caja de conexiones.

Los experimentos muestran que la temperatura de las cajas de conexiones del módulo. media celda podrían ser 15^oC hasta 20^oC más pequeño que el que se encuentra en la caja de conexiones única de los módulos convencionales.

La reducción de la corriente que fluye a través de las resistencias óhmicas, también reducida a la mitad en cada media celda, provoca que se reduzca la disipación de calor.

En el caso de puntos calientes, fenómeno que surge cuando hay corriente inversa circulando por los módulos, se reducirá el aumento de temperatura, reduciendo el riesgo de daños a los módulos o incendios.

En general, la circulación de corrientes de intensidad reducida mejora las prestaciones térmicas del módulo en su conjunto, no sólo con respecto a la corriente inversa, sino también durante el funcionamiento normal.

Características de los módulos comerciales.

En la siguiente tabla vemos las características del STC (Condición de prueba estándar) y NOCT (Temperatura nominal de la celda de operación) de un módulo fotovoltaico comercial.

Los voltajes y corrientes de salida son aproximadamente los mismos (es decir, del mismo orden de magnitud) que los que se encontrarían en un módulo convencional.

Si todas las medias celdas estuvieran en serie, el módulo tendría el doble de voltaje que un módulo común, con la mitad de corriente.

Sin embargo, como vimos anteriormente, las celdas cortadas por la mitad se agrupan en dos conjuntos paralelos dentro del módulo, cada uno con 72 medias celdas en serie (en el módulo de 144 celdas) lo que hace que el voltaje y la corriente totales (obtenidos en los terminales del módulo) son compatibles con los de los módulos convencionales.

La tabla también revela el bajo coeficiente térmico del módulo (-0,36%/^oC) en comparación con los módulos convencionales (normalmente por encima de -0,38%/^oC).

Tabla 1: Características STC y NOCT de los módulos Cheetah HC 72M de Jinko