Diody bocznikujące w panelach fotowoltaicznych SunPower
Data publikacji: 2017-11-10
W dzisiejszym artykule opiszemy działanie diody bocznikującej w panelach fotowoltaicznych. Przedstawimy również rewolucyjną technologię Maxeon stosowanej w panelach SunPower oraz problemy, które rozwiązuje.
Moduły fotowoltaiczne zbudowane są z połączonych ze sobą szeregowo ogniw (60 w przypadku standardowych modułów polikrystalicznych, 96 w przypadku monokrystalicznych modułów SunPower). Każde ogniwo, na które pada światło, znajduje się pod napięciem w okolicach 0,5-0,6 VDC, a natężenie przepływającego przez nie prądu jest zależne od natężenia promieniowania słonecznego. W przypadku wystąpienia częściowego zacienienia przepływ prądu nie może być taki sam w każdym ogniwie, a w rezultacie, w zacienionym ogniwie może nastąpić odwrócona polaryzacja. Oznacza to, że zacienione ogniwo czerpie energię od sąsiednich, lepiej oświetlonych ogniw i traci ją w postaci ciepła. Skutkuje to nie tylko stratami w energii, ale również zagrożeniem uszkodzenia danego ogniwa w wyniku przegrzania. Powodem częściowego zacienienia mogą być między innymi kominy, słupy, drzewa, liście, a nawet ptasie odchody i inne zbierające się zabrudzenia.
To jak moduły radzą sobie z tym problemem zależy od architektury ogniw. Tutaj SunPower ma dużą przewagę. Standardowe ogniwa krzemowa mają anodę i katodę po dwóch różnych stronach. Oddzielone są one od siebie grubą warstwą krzemu. Gdy ogniwo jest zacienione, napięcie wstecznej polaryzacji musi być odpowiednio wysokie, by pokonać ten opór i w typowych ogniwach osiąga od 15V do nawet 20V. W celu ograniczenia strat energii elektrycznej, oraz zatrzymania wstecznej polaryzacji i nagrzewania ogniwa, konieczne jest stosowanie diód bocznikujących. Z reguły, nawet w dobrej jakości modułach, stosowane są 3 diody bocznikujące – jedna na na podłańcuch złożony z 20 ogniw. Dzięki nim można „odłączyć” część modułu, w której znajduje się zacienione ogniwo.
Diody bocznikujące w standardowych ogniwach aktywowane są o wiele częściej. W typowym module, zasłonięcie tylko jednego ogniwa powoduje utratę mocy o 33%. Co więcej, dioda pracuje wtedy ze zwiększonym obciążeniem, przez co spada jej żywotność. Po pewnym czasie może całkowicie dezaktywować na stałe 1/3 modułu, lub co gorsza, zezwolić na wsteczną polaryzację i zagrzanie ogniwa.
Opatentowana przez SunPower technologia budowy ogniw Maxeon pozwala na umieszczenie zarówno katody, jak i anody, bardzo blisko siebie – na tylej miedzianej siatce. Dzięki temu, że są tak blisko siebie, nawet w przypadku wystąpienia odwrotnej polaryzacji, napięcie wsteczne wynosi maksymalnie do 5,5 V w przypadku modułów z serii E. Z powodu kilkukrotnie mniejszego napięcia, wytwarzane ciepło jest znacznie mniejsze i znacznie mniejsza ilość energii jest rozpraszana. Co jednak jeszcze ważniejsze, wielokrotnie zmniejszone jest ryzyko uszkodzenia ogniwa, ponieważ energia cieplna rozprowadzona jest równomiernie na tylnej warstwie miedzianej, nie występują tzw. hot-spoty jak w przypadku słabszych, standardowych ogniw.
Ze względu na niższy opór, niższe napięcie i zupełnie inny rozkład dysypującej energii cieplnej, temperatura w ogniwach SunPower wzrasta tylko nieznacznie, więc diody bocznikujące są praktycznie zbędne, a moduł dobrze sobie radzi nawet w warunkach częściowego zacienienia. SunPower posiada jednak diody bocznikujące, ale nie są one aktywowane w przypadku zacienienia jednego ogniwa. Uruchamiane są one tylko w przypadku dużego zacienienia większej ilości połączonych ze sobą ogniw, gdyby straty w energii były zbyt duże.
Zachęcam również do obejrzenia filmów na naszym kanale YouTube (filmy z polskimi napisami):
Cień nie ma znaczenia dla paneli SunPower
Dlaczego panele SunPower są lepsze od innych?
W dzisiejszym artykule opiszemy działanie diody bocznikującej w panelach fotowoltaicznych. Przedstawimy również rewolucyjną technologię Maxeon stosowanej w panelach SunPower oraz problemy, które rozwiązuje.
Moduły fotowoltaiczne zbudowane są z połączonych ze sobą szeregowo ogniw (60 w przypadku standardowych modułów polikrystalicznych, 96 w przypadku monokrystalicznych modułów SunPower). Każde ogniwo, na które pada światło, znajduje się pod napięciem w okolicach 0,5-0,6 VDC, a natężenie przepływającego przez nie prądu jest zależne od natężenia promieniowania słonecznego. W przypadku wystąpienia częściowego zacienienia przepływ prądu nie może być taki sam w każdym ogniwie, a w rezultacie, w zacienionym ogniwie może nastąpić odwrócona polaryzacja. Oznacza to, że zacienione ogniwo czerpie energię od sąsiednich, lepiej oświetlonych ogniw i traci ją w postaci ciepła. Skutkuje to nie tylko stratami w energii, ale również zagrożeniem uszkodzenia danego ogniwa w wyniku przegrzania. Powodem częściowego zacienienia mogą być między innymi kominy, słupy, drzewa, liście, a nawet ptasie odchody i inne zbierające się zabrudzenia.
To jak moduły radzą sobie z tym problemem zależy od architektury ogniw. Tutaj SunPower ma dużą przewagę. Standardowe ogniwa krzemowa mają anodę i katodę po dwóch różnych stronach. Oddzielone są one od siebie grubą warstwą krzemu. Gdy ogniwo jest zacienione, napięcie wstecznej polaryzacji musi być odpowiednio wysokie, by pokonać ten opór i w typowych ogniwach osiąga od 15V do nawet 20V. W celu ograniczenia strat energii elektrycznej, oraz zatrzymania wstecznej polaryzacji i nagrzewania ogniwa, konieczne jest stosowanie diód bocznikujących. Z reguły, nawet w dobrej jakości modułach, stosowane są 3 diody bocznikujące – jedna na na podłańcuch złożony z 20 ogniw. Dzięki nim można „odłączyć” część modułu, w której znajduje się zacienione ogniwo.
Diody bocznikujące w standardowych ogniwach aktywowane są o wiele częściej. W typowym module, zasłonięcie tylko jednego ogniwa powoduje utratę mocy o 33%. Co więcej, dioda pracuje wtedy ze zwiększonym obciążeniem, przez co spada jej żywotność. Po pewnym czasie może całkowicie dezaktywować na stałe 1/3 modułu, lub co gorsza, zezwolić na wsteczną polaryzację i zagrzanie ogniwa.
Opatentowana przez SunPower technologia budowy ogniw Maxeon pozwala na umieszczenie zarówno katody, jak i anody, bardzo blisko siebie – na tylej miedzianej siatce. Dzięki temu, że są tak blisko siebie, nawet w przypadku wystąpienia odwrotnej polaryzacji, napięcie wsteczne wynosi maksymalnie do 5,5 V w przypadku modułów z serii E. Z powodu kilkukrotnie mniejszego napięcia, wytwarzane ciepło jest znacznie mniejsze i znacznie mniejsza ilość energii jest rozpraszana. Co jednak jeszcze ważniejsze, wielokrotnie zmniejszone jest ryzyko uszkodzenia ogniwa, ponieważ energia cieplna rozprowadzona jest równomiernie na tylnej warstwie miedzianej, nie występują tzw. hot-spoty jak w przypadku słabszych, standardowych ogniw.
Ze względu na niższy opór, niższe napięcie i zupełnie inny rozkład dysypującej energii cieplnej, temperatura w ogniwach SunPower wzrasta tylko nieznacznie, więc diody bocznikujące są praktycznie zbędne, a moduł dobrze sobie radzi nawet w warunkach częściowego zacienienia. SunPower posiada jednak diody bocznikujące, ale nie są one aktywowane w przypadku zacienienia jednego ogniwa. Uruchamiane są one tylko w przypadku dużego zacienienia większej ilości połączonych ze sobą ogniw, gdyby straty w energii były zbyt duże.
Zachęcam również do obejrzenia filmów na naszym kanale YouTube (filmy z polskimi napisami):
Cień nie ma znaczenia dla paneli SunPower
Dlaczego panele SunPower są lepsze od innych?
Skontaktuj sie z nami
Oferujemy bezpłatny projekt instalacji fotowoltaicznej
