Inhalt:
- Was ist ein IBC-Solarmodule?
- Welche Herausforderungen stellt Hochtemperaturwetter für Solarmodule dar?
- Warum eignen sich IBC-Solarpanels für Hochtemperaturumgebungen?
- Wie sieht die Zukunft der Solarenergie in Hochtemperaturumgebungen aus?
Was ist ein IBC-Solarmodule?
Das IBC (Interdigitated Back Contact) Solarzellenkonzept ist eine innovative Technologie, die darauf abzielt, die Metallkontakte der positiven und negativen Pole einer Solarzelle auf die Rückseite der Zelle zu verlegen. Dieser bahnbrechende Ansatz steigert die Effizienz und Leistung der Solarzelle durch die Optimierung der Anordnung dieser Kontakte, was zu verbesserter elektrischer Leitfähigkeit und generell zu einer effektiveren Energieumwandlung führt.
Welche Herausforderungen stellt Hochtemperaturwetter für Solarpanels dar?
Effizienzverlust:
Hohe Temperaturen können zu einem Rückgang der photovoltaischen Umwandlungseffizienz von Solarpanels führen. Die typische Effizienzminderung von siliziumbasierten Solarpanels unter erhöhten Temperaturen ist ein gängiges Problem. Dies liegt daran, dass der Temperaturanstieg zu erhöhten Streuverlusten der Ladungsträger führt, was die Bewegung der Elektronen verlangsamt und somit die gesamte photovoltaische Umwandlungseffizienz verringert.
Thermische Verformung:
Erhöhte Temperaturen können thermische Verformungen in Solarpanels verursachen, was ihre Form verändert. Dies könnte sich nachteilig auf die Struktur und Materialleistung der Solarpanels auswirken und damit deren mechanische Stabilität beeinträchtigen.
Thermo-optische Effekte:
In Hochtemperaturumgebungen sind Solarpanels anfälliger für thermo-optische Effekte, bei denen ein Teil des Sonnenlichts in Wärmeenergie umgewandelt wird. Dies führt zu einer weiteren Erhöhung der Temperatur des Panels und schafft eine positive Rückkopplungsschleife, die das Panel anfälliger für Überhitzung macht.
Elektrolytverlust:
Bei bestimmten Arten von Solarzellen kann hohe Temperatur zum Verlust des Elektrolyten führen, was die Stabilität und Leistung der Zellen beeinträchtigt. Dies ist besonders wichtig für spezialisierte Zellen wie farbstoffsensibilisierte Solarzellen.
Verkürzte Lebensdauer:
Langfristiger Betrieb unter Hochtemperaturbedingungen kann den Alterungsprozess von Solarpanels beschleunigen und deren Lebensdauer verringern. Dies liegt hauptsächlich daran, dass erhöhte Temperaturen die Materialdegradation sowie den Verschleiß und die Abnutzung interner Komponenten innerhalb der Solarzellen beschleunigen.
Warum eignen sich IBC-Solarmodule für Hochtemperaturumgebungen?
Niedriger Temperaturkoeffizient
Der niedrige Temperaturkoeffizient eines Solarpanels gibt an, wie sich seine Leistungsparameter mit jeder Grad Celsius Änderung der Betriebstemperatur verändern. Dieser Koeffizient misst, wie empfindlich die elektrische Leistung des Panels auf Schwankungen der Betriebstemperatur reagiert. Zum Beispiel, wenn ein IBC-Solarpanel einen Temperaturkoeffizienten von -0,29%/°C hat, bedeutet dies, dass für jeden Grad Celsius Anstieg der Betriebstemperatur über die Standard-Testbedingungen (STC) von 25°C hinaus, die Spitzenleistung des IBC-Solarpanels um 0,29% sinkt.
Unten vergleichen wir die Leistungsabnahme von zwei verschiedenen Solarpanels mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten (PERC vs. IBC) unter Hochtemperaturbedingungen bei 40°C.
1. IBC-Solarpanels (Temperaturkoeffizient von 0,29%/°C):
Anstieg der Betriebstemperatur: 80°C – 25°C = 55°C.
Leistungsabnahme = 55°C × 0,29%/°C = 15,95%.
2. PERC-Solarpanels (Temperaturkoeffizient von 0,34%/°C):
Anstieg der Betriebstemperatur: 55°C.
Leistungsabnahme = 55°C × 0,34%/°C = 18,7%.
Unter Hochtemperaturbedingungen zeigen IBC- und PERC-Solarpanels Leistungsabnahmeraten von 15,95% bzw. 18,7%. Dies unterstreicht die überlegene Leistungserhaltung von IBC-Solarpanels unter Hochtemperaturbedingungen. Darüber hinaus wird der Unterschied in der Leistungsabnahme zwischen diesen beiden Paneltypen bei steigenden Betriebstemperaturen deutlicher. Daher sind IBC-Solarpanels die optimale Wahl für heiße Wetterbedingungen.
Gute Witterungsbeständigkeit (thermische Belastung)
Der Begriff „gute Witterungsbeständigkeit“ im Kontext von Solarpanels, auch als hervorragende thermische Belastungsleistung bekannt, bezieht sich auf die Fähigkeit von Solarpanels, ihre Leistung und Stabilität unter verschiedenen klimatischen Bedingungen, einschließlich Hochtemperaturumgebungen, aufrechtzuerhalten. Dies ist ein entscheidendes Merkmal, da Solarpanels oft unter verschiedenen Wetterbedingungen betrieben werden müssen und in einigen Regionen heißem Wetter ausgesetzt sein können.
Das fortschrittliche vollständige Rückseitenkontakt-Design von Interdigitated Back Contact (IBC) Solarpanels ist eng mit ihrer Widerstandsfähigkeit gegen thermische Belastung verknüpft. Ein Schlüsselelement dieses Designs beinhaltet die Verlagerung der positiven und negativen Elektroden des Solarpanels auf die Rückseite, wodurch die Notwendigkeit von Frontseitenbändern und Metallgitterlinien entfällt. Dieses einzigartige Design verringert signifikant das Auftreten von thermischen Belastungen.
Erstens erfahren IBC-Solarpanels, die keine Metallgitterlinien und Bänder auf der Vorderseite haben, weniger thermische Ausdehnung und Kontraktion bei Temperaturschwankungen. Diese Reduzierung der thermischen Belastung auf der Vorderseite erhöht die Gesamtstabilität und Haltbarkeit des Solarpanels.
Zusätzlich optimiert das Design von IBC-Solarpanels die Effizienz der Stromübertragung innerhalb der Solarzelle, dank verbesserter Rückseitenkontaktelektroden mit den Solarzellen. Dies reduziert effektiv resistive Verluste und erhöht die Gesamtleistung des Solarpanels.
LeTID-Effekt
LeTID (Light and Elevated Temperature Induced Degradation) ist ein Effekt, der die Leistung von Solarpanels beeinträchtigt, insbesondere wenn Solarpanels Licht und Hochtemperaturbedingungen ausgesetzt sind. Der LeTID-Effekt kann zu einer Verringerung der Leistung von Solarpanels führen und ihre langfristige Stabilität beeinflussen.
Gründe, warum IBC in Bezug auf die Anti-LeTID-Leistung besser abschneidet:
1. Elektrodenposition: Die Elektroden von IBC-Solarpanels befinden sich auf der Rückseite und nicht auf der Vorderseite, was dazu beiträgt, die Anzahl der Ladungsauffangzentren an der Oberfläche der Solarzelle zu reduzieren. Ladungsauffangzentren, die Defekte oder Verunreinigungen sind, können Ladungen einfangen und festhalten, was zu einem Rückgang der Leistung der Solarzelle führt. Durch die Verlagerung der Elektroden auf die Rückseite reduziert das IBC-Design die Anzahl der Ladungsauffangzentren, die sich auf der Vorderseite der Solarzelle bilden können, und verlangsamt so das Auftreten des LeTID-Effekts.
2. Stromverteilung: Das IBC-Strukturdesign beinhaltet die kreuzweise Anordnung von Solarezellenelektroden und fördert eine gleichmäßigere Verteilung des Stroms über die Oberfläche der Solarzelle. Dies hilft, lokale Hotspots zu reduzieren und das Auftreten von LeTID zu mildern. Im Vergleich dazu können andere Strukturen dazu führen, dass sich der Strom in bestimmten Bereichen konzentriert, was das Risiko von LeTID erhöht.
PVF-Folie
IBC (Interdigitated Back Contact) Solarpanels nutzen ein Design, das eine TPE-Rückseitenfolie mit einer PVF (Tedlar)-Folie und einer verbesserten EPE-Klebefolie umfasst, was zu einer verbesserten Hochtemperaturanpassungsfähigkeit beiträgt.
Diese Verbesserung bringt mehrere Vorteile mit sich, darunter:
1. Thermische Stabilität: Die PVF (Tedlar)-Folie besitzt typischerweise eine hohe thermische Stabilität und behält ihre Leistung und strukturelle Stabilität in Hochtemperaturumgebungen bei. Dies hilft den Solarpanels, unter Hochtemperaturbedingungen normal zu funktionieren und das Risiko einer Leistungsabnahme zu mindern.
2. Geringe Wasserdurchlässigkeit: TPE-Rückseitenfolien weisen oft eine geringe Wasserdurchlässigkeit auf, was bedeutet, dass Feuchtigkeit weniger wahrscheinlich in das Innere der Solarpanels eindringt. In Hochtemperaturbedingungen kann Feuchtigkeitseintritt zu einer Leistungsminderung führen, aber der Einsatz von Materialien mit geringer Wasserdurchlässigkeit hilft, dieses Problem zu lindern.
3. Hochtemperaturbeständige Klebefolie: Die verbesserte EPE-Klebefolie kann eine hohe Beständigkeit gegen erhöhte Temperaturen aufweisen, wodurch sie Stress und Verformung unter Hochtemperaturbedingungen standhalten kann. Dies trägt dazu bei, die stabile Form und Leistung der Solarpanels in Hochtemperaturumgebungen zu erhalten.
Wie sieht die Zukunft der Solarenergie in Hochtemperaturumgebungen aus?
1. Verbesserte Hochtemperaturanpassungsfähigkeit:
IBC-Solarpanels zeigen eine größere Stabilität in Hochtemperaturumgebungen im Vergleich zu traditionellen Panels. Ihr Design minimiert den internen Widerstand und Wärmeverluste, was zur Aufrechterhaltung einer höheren Umwandlungseffizienz unter erhöhten Temperaturen beiträgt.
2. Optimierter Energieumwandlungsprozess:
Die IBC-Technologie verbessert die photovoltaische Umwandlungseffizienz von Solarpanels. Während traditionelle Panels unter hohen Temperaturen Leistungseinbußen erfahren können, zeichnen sich IBC-Solarpanels durch ihre Fähigkeit aus, solche Herausforderungen anzugehen, und bieten eine stabilere Energieumwandlungsleistung.
3. Erfolg in realen Anwendungen:
Es gab erfolgreiche Anwendungen von IBC-Solarpanels in Hochtemperaturwetter. Diese Fälle bieten greifbare Datenunterstützung und bestätigen die herausragende Leistung der IBC-Technologie in anspruchsvollen Hochtemperaturumgebungen.
Das Projekt befindet sich auf einem Dach in Deutschland. Klicken Sie auf das Bild, um mehr zu erfahren.
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