W pierwszej części artykułu pokazano, jak dużym problemem jest zmniejszanie szerokości przerwy między ogniwami. Dzieje się tak, gdyż zarówno producenci, jak i odbiorcy oczekują, że wartość ta będzie jak najmniejsza lub nie będzie występowała w ogóle.
Pierwszym z nich zależy na oszczędności materiałów stosowanych do produkcji, drugim na estetyce, którą obecność przerw między ogniwami w ocenie niektórych odbiorców obniża. Wspomniano, że typowa szerokość przerwy między ogniwami to obecnie około 2 mm. Nie oznacza to jednak, że producenci nie poszukują możliwości na zmniejszenie tej wartości. Innowacyjne podejście do tego problemu pokazała firma LONGI. Opracowała ona specjalny rodzaj taśm połączeniowych, który pozwala na zmniejszenie odstępów do 0,6 mm. Opracowane rozwiązanie nazwano Smart Soldrering Technology (SST). Jego istotę pokazano na rysunku 1.
Rys. 1. Schemat przekroju połączenia dwóch ogniw PV w technologii Smart Soldering Technology – źródło Longi [1]
Opracowana przez LONGI taśma przyłączeniowa ma innowacyjny kształt przekroju poprzecznego. Po pierwsze, jej część która znajduje się przy powierzchni aktywnej ogniwa (z przodu modułu PV) ma przekrój w kształcie trójkąta. Natomiast ta, która przechodzi przez przerwę między ogniwami i łączy się z tylną elektrodą ogniwa jest mocno spłaszczona. Dzięki wdrożeniu opisywanego rozwiązania udało się zmniejszyć odstęp miedzy ogniwami do 0,6 mm. Dla przypomnienia typowa taśma połączeniowa ma przekrój poprzeczny w kształcie prostokąta lub koła (wtedy mówimy o drutach przyłączeniowych), co pokazano na rysunku 2.
Rys. 2. Schemat przekroju poprzecznego typowych taśm połączeniowych oraz taśmy Smart Soldering Technology – źródło Longi [1]
Spłaszczenie pozwala na uzyskanie dużej elastyczności, co przeciwdziała znacznym odkształceniom podczas procesów lutowania i laminowania. Ponadto naprężenia wewnętrzne, które mogłyby powstać w tak ukształtowanej taśmie, eliminowane są w procesie wygrzewania. Proces ten pozwala uzyskać wyższą plastyczność, niż w przypadku taśm z przekrojem okrągłym (drutów). LONGI podaje, że dopiero 20-krotne zginanie taśmy pod kątem 90° powoduje pojawienie się pęknięć. W przypadku drutu o porównywalnym polu przekroju do pęknięć dochodzi już po 7 zgięciach. Ponadto LONGI przeprowadziło sekwencję testów DML (dynamic mechnical load), SML (static mechanical load) oraz 50 cykli termicznych dla modułów zbudowanych w oparciu o ogniwa połączone taśma konwencjonalną, drutem i taśmą SST. Badania wykazały, że moduły w których ogniwa były połączone typową taśmą, wykazały spadek mocy wynoszący 4,95%, w przypadku połączeń drutem 6,65% a w przypadku połączeń SST 2,90% [1]. Opisywane rozwiązanie wydaje się być ciekawą alternatywą dla stosowanych obecnie połączeń, przy czym nadal mamy do czynienia z przerwą między ogniwami ale wynoszącą zaledwie 0,6 mm.
Na rynku są już moduły, w których ogniwa połączone są bez przerw. Są to moduły typu shingled, w których każde pojedyncze ogniwo zachodzi krawędzią na następne, co pokazano schematycznie na rysunku 3.
Rys. 3. Schemat przekroju poprzecznego połączenia typu shingled
W połączeniu shingled ogniwa cięte są na znacznie węższe prostokąty, niż w przypadku ogniw half-cut. Do ich łączenia stosuje się materiał, który określany jest często jako specjalny klej przewodzący. Tego typu moduły ma w swojej ofercie na przykład firma HYUNDAI Energy Solutions. Ogniwa połączone szeregowo tą techniką pokazano na rysunku 4.
Rys. 4. Ogniwa połączone techniką typu shingled
Jak widać nie występują tu żadne przerwy między ogniwa w jednym stringu. Jedyna jaka jest, w całym module, to ta między poszczególnymi stringami ogniwa. Dzięki temu moduł zyskuje na estetyce i jednocześnie jest jednym z najlepszych, jeśli chodzi o stosunek powierzchni czynnej do powierzchni całkowitej. Moduł wykonany w tej technologii pokazano na rysunku 5.
Rys. 5. Moduł wykonany w technologii łączenia ogniw shingled (10 poziomych stringów ogniw)
Cechą charakterystyczną, w stosunku do typowych modułów PV, jest też poziome ułożenie stringów (wzdłuż krótszej krawędzi modułu). Wadą tego rozwiązania, na dzień dzisiejszy, jest niska dojrzałość technologii. Firmy nadal ulepszają materiały połączeniowe, które zastępują typowe spoiny lutownicze.
Zupełnie innym podejściem mającym na celu eliminacje odstępów między ogniwami jest ich maskowanie. Takie działanie nie sprawi, że ich nie będzie, ale staną się całkowicie niewidoczne. Pierwszym rodzajem maskowania jest produkcja modułu z użyciem czarnego materiału zabezpieczającego tył ogniwa. Moduł full-black z daleka wygląda tak, jakby nie miał przerw między ogniwami. Takie działanie nie sprawdza się w przypadku coraz popularniejszych modułów typu bi-facial, gdyż moduły te nie mogą mieć tylnego materiału zabezpieczającego. Rozwiązaniem mogą być folie maskujące. Schematycznie opisane rozwiązanie pokazano na rysunku 6.
Rys. 6. Schemat przekroju połączenia ogniw bi-facial z zastosowaniem folii maskującej przerwy pomiędzy ogniwami
Folie tego typu umieszcza się pod ogniwami, pomiędzy warstwami polimeru zabezpieczającego. Na folii naniesiony jest specjalny wzór, który maskuje tylko przerwy między ogniwami. Pozostała powierzchnia folii jest przezroczysta i nie ma wpływu na działanie ogniw bi-facial.
Najnowszym i najbardziej zaawansowanym rozwiązaniem jest próba wykorzystania obszarów między ogniwami do podniesienia mocy modułu. Ideą tego rozwiązania jest taka modyfikacja obszaru, aby kierował część padającego promieniowania w kierunku ogniwa. Więcej o tym rozwiązaniu pisaliśmy już w artykule: Nowe możliwości wykorzystania nieaktywnej powierzchni modułów PV.
Prace nad udoskonaleniem tego rozwiązania są prowadzone obecnie w IMIM PAN we współpracy z firmą Helioenergia.
W publikacji wykorzystano wyniki badań prowadzonych w LF IMIM PAN, powszechnie dostępne materiały oraz:
1. Technical whitepaper on LONGi’s proprietary Smart Soldering technology, LONGI
