Warum erzeugen 1/3-geschnittene Solarmodule mehr Strom als halbierte Solarmodule in Umgebungen mit hohen Temperaturen?

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung
2. Designprinzipien von dreigeteilten und zweigeteilten Photovoltaikmodulen
3. Leistungsvergleich von 1/3 geschnittenen und halbierten Solarmodulen in hochtemperierten Umgebungen
4. Synergieeffekte zwischen Multibusbar-Technologie und dreigeteilten Modulen
5. Fazit

Einleitung

Im Bereich der Solar-Photovoltaik sind die Effizienz und Stabilität der Module entscheidende Faktoren, die die Menge des erzeugten Stroms bestimmen. Mit technologischen Fortschritten wurde das Design von Photovoltaikmodulen kontinuierlich optimiert. 1/3 geschnittene und halbierte Solarmodule zeigen aufgrund ihrer unterschiedlichen Strom- und Spannungseigenschaften signifikante Leistungsunterschiede in hochtemperierten Umgebungen. Dieser Artikel wird untersuchen, warum 1/3 geschnittene Solarmodule in solchen Bedingungen mehr Strom erzeugen als halbierte Module.

Designprinzipien von dreigeteilten und zweigeteilten Photovoltaikmodulen

1. Designprinzip der zweigeteilten Module

Zweigeteilte Photovoltaikmodule werden mithilfe von Lasertechnologie entlang der Mittelachse in zwei Teile geschnitten. Das Hauptziel dieses Designs ist es, die Stromdichte der Zellen zu verringern und somit den Widerstandsverlust (I²R-Verlust) zu reduzieren. Jedes Halbleiterstück trägt nur 50 % des Stroms eines gesamten Moduls, was die durch den Stromfluss erzeugte Wärme verringert. In hochtemperierten Umgebungen hilft der niedrigere Strom, die Erwärmung der Module zu minimieren und verbessert deren Effizienz sowie die Stabilität der Ausgangsleistung.

2. Designprinzip der dreigeteilten Module

Dreigeteilte Module schneiden die Zellen in drei gleiche Teile, wodurch der Strom auf ein Drittel des ursprünglichen Wertes reduziert wird. Im Vergleich zum zweigeteilten Design ermöglicht die dreigeteilte Technologie eine präzisere Stromverwaltung. Jeder Abschnitt der dreigeteilten Zelle hat nur ein Drittel des Stroms der ursprünglichen Zelle, was den Widerstandsverlust signifikant verringert. Dies führt zu einer überlegenen Leistung unter Hochtemperaturbedingungen, insbesondere bei der Minimierung von Hotspot-Effekten und der Reduzierung der durch Temperaturerhöhung verursachten Leistungsverluste.

Leistungsvergleich von 1/3 geschnittenen und halbierten Solarmodulen in hochtemperierten Umgebungen

Mit den fortlaufenden Fortschritten in der Photovoltaiktechnologie weisen dreigeteilte und zweigeteilte Photovoltaikmodule jeweils eigene Design- und Leistungsmerkmale auf. Hochtemperaturbedingungen haben einen erheblichen Einfluss auf die Leistung von Photovoltaikmodulen. Im Folgenden erfolgt ein detaillierter Vergleich in Bezug auf Strom- und Spannungsmerkmale, Widerstandsverluste, Temperaturerhöhung, Leistungsverluste sowie jährliche Ertragsverluste.

1. Strom- und Spannungseigenschaften:

• 1/3 geschnittene Solarmodule: Diese Module haben einen niedrigeren Strom und eine höhere Spannung. Zum Beispiel hat das Twisun Pro (TOPCon) 1/3 geschnittene Modul mit einer Leistung von 430W einen Strom von 9,96A und eine Spannung von 43,2V.
• Halbierte Solarmodule: Diese Module haben einen höheren Strom und eine niedrigere Spannung. Zum Beispiel haben andere TOPCon halbierte Module auf dem Markt mit einer Leistung von 430W einen Strom von 13,49A und eine Spannung von 31,88V.

2. Widerstandsverluste:

Ein höherer Strom führt zu größeren Wärmeverlusten aufgrund des Widerstands. Der Widerstandsverlust P_res kann mit der Formel P_res=I²×R berechnet werden.

Angenommen, der Widerstand R ist für beide Modultypen gleich, dann ist der Strom in halbierten Modulen (13,49A) höher als in 1/3 geschnittenen Modulen (9,96A), was zu größeren Widerstandsverlusten führt.

Berechnung der Widerstandsverluste:

• 1/3 geschnittenes Modul:

Strom I=9,96A

Widerstandsverlust P_res=I²×R=9,96²×R=99,2R

• Halbiertes Modul:

Strom I=13,49A

Widerstandsverlust P_res=I²×R=13,49²×R=181,98R

Die Widerstandsverluste in halbierten Modulen sind ungefähr 1,83-mal so groß wie bei 1/3 geschnittenen Modulen.

3. Temperaturanstieg

Der Temperaturanstieg ist proportional zum Widerstandsverlust. Angenommen, unter sonst gleichen Bedingungen ist der Temperaturanstieg bei zweigeteilten Modulen 1,83-mal höher als bei dreigeteilten Modulen. Aufgrund des höheren Stroms bei zweigeteilten Modulen erhöht sich auch der Widerstandsverlust, was zu einem deutlich höheren Temperaturanstieg führt.

Bei einer Umgebungstemperatur von 30 °C und einer Arbeitstemperatur von 60 °C für das dreigeteilte Modul können wir folgende Berechnungen durchführen:

Der Temperaturanstieg des dreigeteilten Moduls beträgt: 60 °C - 30 °C = 30 °C

Der Temperaturanstieg des zweigeteilten Moduls beträgt: 30 °C × 1,83 = 54,9 °C

Somit beträgt die Arbeitstemperatur des zweigeteilten Moduls: 30 °C + 54,9 °C = 84,9 °C

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei einer Umgebungstemperatur von 30 °C die Arbeitstemperatur eines zweigeteilten Moduls etwa 84,9 °C beträgt, was etwa 24,9 °C höher ist als bei einem dreigeteilten Modul (60 °C). Dies zeigt, dass unter gleichen Umgebungsbedingungen der durch den Widerstandsverlust verursachte Temperaturanstieg bei zweigeteilten Modulen stärker ausgeprägt ist, was deren Gesamtleistung beeinträchtigt.

4. Leistungsverlust

Angenommen, ein Leistungstemperaturkoeffizient von -0,29%/°C für TOPCon-Solarmodule:

Leistungsverlust in Prozent:

• 1/3 geschnittenes Modul:

Leistungsverlust in Prozent =−0,29%/°C×30°C=−8,7%

• Halbiertes Modul:

Leistungsverlust in Prozent =−0,29%/°C×54,9°C=−15,92%

Bei einer Nennleistung von 430W:

• 1/3 geschnittenes Modul:

Leistungsverlust = 430W×(−8,7%)=−37,41W

• Halbiertes Modul:

Leistungsverlust =430W×(−15,92%)=−68,456W

Das halbierte Modul verliert etwa 31,046W mehr Leistung als das 1/3 geschnittene Modul.

Unterschied im prozentualen Leistungsverlust:

• Prozentualer Unterschied =(68,456W−37,41W)/430W×100%=7,22%

Aufgrund des höheren Stroms (13,49A) in halbierten Modulen, der zu einem höheren Temperaturanstieg (54,9°C) führt, erleben diese einen größeren Leistungsverlust. Den Berechnungen zufolge verlieren halbierte Solarmodule etwa 31,046W mehr Leistung als 1/3 geschnittene Solarmodule, was einem zusätzlichen Leistungsverlust von 7,22% entspricht.

5. Jährlicher Leistungsverlust

Angenommen, ein 10-kW-TOPCon-Photovoltaiksystem mit einer durchschnittlichen Sonnenscheindauer von 4 Stunden/Tag, einem Systemwirkungsgrad von 85% und 365 Tagen/Jahr:

Der zusätzliche Leistungsverlust für halbierte Module im Vergleich zu 1/3 geschnittenen Modulen beträgt 31,046 Watt.

Berechnung des jährlichen Leistungsverlusts:

Jährlicher Leistungsverlust=31,046W×4 Stunden/Tag×365 Tage×0.001 kWh/W=45.33 kWh

Der jährliche Verlust von etwa 45,33 Kilowattstunden (kWh) an Stromerzeugung entspricht der Energiemenge, die ein typischer Haushalt verbraucht, wenn er ein Jahr lang täglich eine Mikrowelle benutzt.

Anhand der obigen Tabelle wird deutlich, wie sich die Leistung von dreigeteilten und zweigeteilten Photovoltaikmodulen unter Hochtemperaturbedingungen unterscheidet. Dreigeteilte Module zeigen in Bezug auf Strom, Spannung und Leistungsverlust eine bessere Leistung und weisen eine höhere Anpassungsfähigkeit sowie wirtschaftliche Vorteile unter hohen Temperaturen auf. Bei der Auswahl des geeigneten Modultyps sollten all diese Leistungsmerkmale berücksichtigt werden, um die langfristige Zuverlässigkeit und Effizienz des Photovoltaiksystems sicherzustellen.

6. Vergleich weiterer Leistungskennzahlen

Neben dem Vergleich von Strom, Spannung, Widerstand, Temperatur und Leistung bietet die folgende Tabelle eine umfassendere Übersicht über weitere wichtige Leistungskennzahlen von dreigeteilten und zweigeteilten Photovoltaikmodulen unter Hochtemperaturbedingungen. Diese Informationen sollen Ihnen eine noch reichhaltigere Entscheidungsgrundlage bei der Auswahl des geeigneten Modultyps bieten.

Multi-Busbar-Technologie und der Synergieeffekt mit dreigeteilten Modulen

In der modernen Photovoltaik-Technologie zeigt die Kombination von dreigeteilten Modulen mit ihrer einzigartigen Bauweise und der Multi-Busbar-Technologie (MBB) herausragende Leistung, insbesondere unter Hochtemperaturbedingungen. Mit der Anwendung von 210-mm-Siliziumwafern entfaltet die Dreiteilungstechnologie das volle Potenzial der Module und treibt die Entwicklung des Photovoltaikmarktes voran.

Vorteile der Dreiteilungstechnologie

Die Dreiteilungstechnologie schneidet große Solarzellen mit Lasertechnologie in drei kleinere Teile und steigert damit die Leistung und Effizienz der Module. Die wichtigsten Vorteile sind:

• Erhöhte Effizienz: Durch die Dreiteilung verringert sich der Strom und der Leistungsverlust jeder Zelle. Im Vergleich zu Ganzzellen bleibt die Spannung unverändert, während Strom und Leistungsverluste abnehmen, wodurch Schattenverluste und Hotspot-Risiken minimiert werden. Diese Konstruktion ermöglicht es dem Modul, auch unter ungünstigen Bedingungen eine hohe Leistung zu erzielen.
• Geringerer Wärmeverlust: Dank der gleichmäßigen Stromverteilung reduzieren dreigeteilte Module den internen Strom und die Verluste, was zu einer um ca. 1,6 °C niedrigeren Betriebstemperatur im Vergleich zu herkömmlichen Modulen führt. Dies verringert das Risiko von Hotspots und die Wahrscheinlichkeit von Modulschäden erheblich.
• Verbesserte Verkapselungseffizienz: Die Verkapselungsverluste bei dreigeteilten Modulen liegen bei nur etwa 0,2 %. Die geringen Ströme minimieren Verluste während des Verkapselungsprozesses und steigern die Gesamteffizienz.
• Bessere Schattenmanagement: Die einzigartige Reihen-Parallel-Konstruktion der dreigeteilten Module verbessert die Toleranz gegenüber Abschattungen. Selbst bei teilweiser Abschattung können diese Module die Verluste minimieren und die Systemleistung optimieren.

Unterstützung durch Multi-Busbar-Technologie

Die Vorteile der Dreiteilungstechnologie werden durch die Multi-Busbar-Technologie verstärkt. Durch die Erhöhung der Anzahl der Busbars wird die Stromleitungslänge auf den Zellen verkürzt, was den Widerstandsverlust weiter reduziert. Dies bringt folgende Vorteile:

• Erhöhte Leistung: Dank der höheren Anzahl an Busbars wird die lichtempfindliche Fläche vergrößert, was die Leistung erhöht. Gleichzeitig werden interne Verluste durch die verkürzte Stromleitung deutlich reduziert.
• Höhere Zuverlässigkeit: Multi-Busbar-Module sind widerstandsfähiger gegen Mikrorisse, und die Leistungsabnahme ist im Vergleich zu herkömmlichen Modulen deutlich geringer – besonders unter Hochtemperaturbedingungen.
• Kostenreduzierung: Obwohl die Multi-Busbar-Technologie eine höhere Präzision und Lötfähigkeiten in der Herstellung erfordert, kann durch die Reduzierung des Silberpastenverbrauchs der Kostenaufwand kontrolliert werden. Die gesteigerte Leistung kann zudem die Materialkosten kompensieren.

Die Kombination von dreigeteilten Modulen und der Multi-Busbar-Technologie führt zu einer signifikanten Verbesserung der Leistungsfähigkeit unter Hochtemperaturbedingungen. Diese Kombination erhöht nicht nur die Effizienz und Zuverlässigkeit, sondern reduziert auch die Produktions- und Betriebskosten. Angesichts der steigenden Nachfrage nach effizienten und stabilen Produkten auf dem Photovoltaikmarkt wird die Dreiteilungstechnologie zweifellos

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 1/3 geschnittene Solarmodule in hochtemperierten Umgebungen erhebliche Vorteile gegenüber halbierten Solarmodulen aufweisen. Dies liegt hauptsächlich an ihrem niedrigeren Strom, der zu reduzierten Widerstandsverlusten und einem geringeren Temperaturanstieg führt. Im Gegensatz dazu erfahren halbierte Module, aufgrund ihres höheren Stroms, größere Widerstandsverluste und Temperaturanstiege, was die Leistungsverluste erhöht und letztendlich die Gesamteffizienz der Stromerzeugung beeinträchtigt. In praktischen Anwendungen, insbesondere unter Hochtemperaturbedingungen, kann die Wahl von 1/3 geschnittenen Solarmodulen die Gesamtstromerzeugung und Stabilität des Systems erheblich verbessern. Daher sind 1/3 geschnittene Solarmodule zweifellos die idealere Wahl für Photovoltaikanlagen, die unter hochtemperierten Bedingungen betrieben werden.

Es ist erwähnenswert, dass Maysun Solars Twisun Pro zu den herausragenden 1/3 geschnittenen Modulen gehört. Twisun Pro zeichnet sich durch hervorragende Eigenschaften mit einem niedrigen Strom von 10A aus und zeigt eine außergewöhnliche Stromerzeugungsleistung, selbst in hochtemperierten Umgebungen, während thermische Leistungsverluste auf ein Minimum reduziert werden. Darüber hinaus hilft der niedrige Strom, potenzielle Risiken wie Brandgefahren aufgrund übermäßiger Temperaturanstiege zu mindern. Die Wahl von Twisun Pro gewährleistet, dass Ihr Photovoltaiksystem unter verschiedenen klimatischen Bedingungen effizient und zuverlässig arbeitet. Diese Wahl verbessert nicht nur die Gesamteffizienz der Stromerzeugung, sondern bietet auch langfristige Zuverlässigkeit und Sicherheit für Ihr Energiesystem.

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