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半片电池组件解决方案

半片电池组件解决方案


半片组件技术就是使用激光切割法沿着垂直于电池片主栅线方向将标准的规格的电池片切成相同的两个半片电池片后进行封装。


半片电池组件特点

光伏组工作过程中,电池片上的栅线、焊带、汇流条承担着电流传输的重要功能,常规光伏组件在工作时产生的电流在8-10A之间,而半片组件流通的电流只有常规组件的一半。电流流经电池片焊带等时会产生焦耳效应,电流减半后,根据焦耳定律Q=I2Rt,此时光伏组件工作中的发热量仅为全片的1/4,通过实际发电量数据分析,半片功率提升3%-4%。

半片电池低电流特性

图1:半片电池低电流特性


为了保证和常规组件的整体输出电流电压保持一致,匹配市场上常见的光伏系统元器件,半片电池一般采用先串后并的结构。

半片组件串并联结构

图2: 半片组件串并联结构


半片电池组件与传统的常规组件相比,除了上面提到的内部损耗降低外,还有较低的组件工作温度、优秀的抗遮挡性能、更高的封装效率及更低的热斑温度。


同样的由于半片电池低电流的特性,更低的电流意味着产生更少的焦耳热,同时带来更低的工作温度,组件功率温度系数绝对值可降低到0.4%/℃以下,比传统组件低1-2℃。在一般情况下,电流和光照强度成正比,而电压和温度成反比,温度越高,电压越低;那么工作温度降低变相的提升了光伏组件的发电量,数据表明,发电量可提升1%左右。


在封装效率这一块,传统常规组件封装损失一般大于1%,而半片组件利用了低电流的特点,有效的提高了组件的封装效率,实验数据分析得出发电量可提升2%-3%。


由于半片组件的串并联结构特殊性,半片电池组件往往有着优秀的抗遮挡能力。对于传统常规组件来说,为了防止光伏组件由于热斑效应而遭受破坏,一般在光伏组件的正负极旁并联了3个旁路二极管,当电池片因为遮挡出现热板效应不能发电时,二极管起旁路作用,让其它电池串所产生的电流从二极管流出,使太阳能发电系统继续发电。

传统组件旁路二极管并联

图3:传统组件旁路二极管并联


当传统组件纵向排布时,阴影会同时遮挡3个电池串,3个二极管若全部正向导通,则组件没有功率输出,3个二极管若没有全部正向导通,则组件产生的功率会全部被遮挡电池消耗,组件也没有功率输出。而当组件横向排布时,阴影只遮挡1个电池串,被遮挡电池串对应的旁路二极管会承受正压而导通,这时被遮挡电池串产生的功率全部被遮挡电池消耗,同时二极管正向导通,可以避免被遮挡电池消耗未被遮挡电池串产生的功率,另外2个电池串可以正常输出功率。


所以当设计使用传统的常规组件时,如果遇到障碍物遮挡,往往使用光伏组件横向铺设或者避开相应遮挡区域。组件横向铺设会增加支架及线缆的成本,避开遮挡区域则浪费了土地利用面积,属于资源的浪费。而半片电池组件上下并联的结构相当程度的解决了这个问题,上下并联的结构保证互不影响,即使光伏组件在纵向铺设的情况下,在下半部遮挡的时候也能保证上半部正常发电,既提高了GCR(土地有效利用面积),也降低了遮挡对发电的影响,降低热斑效应。


最后,当组件中的一个电池片或者一组电池被遮光或损坏时,该电池片提供的电流减少,当组件的工作电流超过遮挡电池的短路电流时,被遮挡的电池片两端被加反向偏压,成为负载消耗功率,导致组件局部温度过高,而半片组件热斑功率损耗是常规组件的一半,在高功率下更安全;一方面组件的功率越高,热斑温度越高,那么电站的安全隐患更大。半片电池相较于整片电池热斑温度可降低20℃左右,大大提高了电站的安全系数。


应用场景

屋顶状况复杂,障碍物较多

屋顶面积限制

追求更高的发电效益

高温度高辐射地区


发展趋势

随着光伏市场对发电效率追求越来越高,对度电成本的诉求也越来越高,且更注重光伏电站系统的安全性能。半片组件与传统常规组件相比,在制造环节主要增加的成本包括电池的切片、辅料和人工费用、设备折旧费等。但是半片组件功率比同版型的组件可提升5W-10W,甚至更高。随着组件价格持续走低,半片组件整体上系统成本是降低的。


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