Kazi ya Utepe wa PV: Kazi Tatu, Maafikiano Moja

Jibu la haraka: Utepe wa PV hubeba mkondo kutoka kwa kila seli, hushikilia seli kimitambo, na kuzuia mwanga ambao ungefika kwenye silikoni. Kazi hizo tatu zinapingana. Utepe mwembamba hufunika eneo dogo lakini hupoteza nguvu zaidi kwa upinzani. Utepe laini hulinda seli lakini ni vigumu kuuendesha kwa kasi kwenye mashine ya kuunganisha. Mipako minene hujenga muunganisho imara zaidi na huongeza upinzani katika sehemu ambayo tayari ni nyembamba. Maendeleo mengi ya utepe ni utafutaji wa mahali ambapo majukumu matatu yanasawazika, na mahali hapo hubadilika kulingana na muundo wa seli.

Uliza moduli ya sola imeundwa na nini na majibu huja haraka: seli, kioo, kifuniko, fremu, sanduku la muunganisho. Utepe kwa kawaida huja baadaye, kama unakuja kabisa, ukiwekwa chini ya nyenzo saidizi. Ni kipengele kimoja kinachogusa kila seli mara mbili na hubeba kila ampea ambayo moduli hutoa milele. Jinsi unavyoshikana vizuri kwa solder, kiasi cha eneo la seli unalofunika na kiasi cha mkazo unaoupa silikoni vyote vinaishia kwenye karatasi ya data, kwa namna moja au nyingine.

Hii ni ya kwanza kati ya makala kadhaa kuhusu utepe wa PV. Inabaki kwenye swali moja: utepe hufanya nini hasa ndani ya moduli, na kwa nini jibu kamwe si namba moja? Shaba na mipako iliyo nyuma yake, maumbo ambayo huja nayo, na kile kinachobadilika na teknolojia ya seli ni mada tofauti, na tunazishughulikia katika makala shirikishi zilizounganishwa hapa chini.

Majukumu matatu, kipengele kimoja. Uwekaji huo ndio hoja yote. Uendeshaji, muunganisho na macho kila kimoja kina kikomo kigumu cha kimwili, na vikomo vitatu vinasimamiana ndani ya sehemu ya kumi ya milimita ya shaba.

Njia ya mkondo: hatua tano kutoka seli hadi kebo

Ndani ya moduli mkondo hufuata njia maalum. Kila seli hukusanya mkondo wake kwenye vidole vyembamba vya fedha vilivyochapishwa mbele, na vidole hivyo hulisha utepe wa muunganisho. Kila utepe huondoka kwenye busbar ya mbele ya seli moja na kutua kwenye busbar ya nyuma ya seli inayofuata, na hiyo ndiyo inayoweka seli katika mfululizo. Mwishoni mwa kila mfululizo, utepe mpana wa busbar hukusanya mkondo kutoka kila mfululizo na kuupeleka kwenye sanduku la muunganisho. Kebo huondoka hapo.

Hatua tano, basi: vidole hadi utepe, utepe hadi seli inayofuata, mfululizo hadi busbar, busbar hadi sanduku la muunganisho, sanduku la muunganisho hadi kebo. Kila hatua huongeza upinzani, na upinzani katika mzunguko wa nguvu hubadilika moja kwa moja kuwa joto. Muunganisho unaoonekana kamili kwenye picha ya elektroluminensi bado unaweza kuongeza upinzani ikiwa mipako haikunyesha busbar kikamilifu, au ikiwa utepe umekaa kidogo nje ya pedi. Hakuna kitu kwenye njia hii kilicho bure kwa umeme.

Aina mbili za utepe zina vikwazo tofauti. Utepe wa muunganisho ni mwembamba, na kuna mwingi wake: utepe mmoja kwa busbar kwa kila pengo la seli, ukienea urefu wa kila mfululizo. Utepe wa busbar ni mpana na bapa, na kuna kidogo sana chake, lakini inabidi ubebe mkondo uliojumlishwa wa mfululizo mzima, ndiyo sababu ni mara nyingi zaidi ya sehemu-mbali ya utepe wa muunganisho. makala yetu kuhusu muundo na aina za utepe inapitia jiometri kwa kina; hoja hapa ni kwamba familia hizo mbili hupimwa kwa kanuni tofauti.

Jukumu la kwanza: kubeba mkondo kutoka kwenye seli

Upotevu wa upinzani katika utepe hufuata P = I²R. Usemi huo mmoja unaeleza sehemu kubwa ya historia ya muundo. Upotevu huongezeka kwa mraba wa mkondo, kwa hiyo kupunguza mkondo kwa nusu kupitia kondakta hupunguza upotevu wake hadi robo. Ndiyo sababu seli zilizokatwa nusu na zilizokatwa mara nyingi hupata nguvu. Seli kamili inapogawanywa katika seli mbili za nusu zilizounganishwa sambamba, kila utepe wa muunganisho hubeba nusu ya mkondo na hutoa joto takriban robo. Gawanya seli tena katika nne na athari huongezeka. Tuliandika kuhusu hesabu ya upande wa seli katika makala yetu kuhusu seli zilizokatwa nne.

Nusu ya pili ya P = I²R ni R, na R huwekwa na vitu vitatu: jinsi shaba ilivyo safi, kiasi cha sehemu-mbali ambacho utepe unacho, na jinsi mipako ilivyo nene. Usafi wa shaba ni swali la nyenzo, na tofauti hapo ni ndogo lakini za kweli. Sehemu-mbali ni jiometri, na tofauti ni kubwa. Mipako ndiyo yenye shida: aloi za solder zina upinzani takriban mara kumi zaidi ya shaba, kwa hiyo unene wa mipako huongeza upinzani kwa kiwango kisicholingana na sehemu ndogo ya eneo inayochukua. makala yetu kuhusu nyenzo za utepe inapitia yote matatu.

Hilo linagharimu nini kivitendo

Namba hufanya maamuzi ya kubadilishana yawe dhahiri. Chukua seli ya nusu ya 182 mm kwa ufanisi wa 25% chini ya 1000 W/m², ambayo hutoa takriban 4.14 W na hufanya kazi karibu na 6.55 A. Tunaiunganisha na waya 16 wa mviringo. Tukipuuza mipako, vidole na upinzani wa mguso, utepe peke yake unachukua takriban sehemu ifuatayo ya nguvu ya seli:

Soma safu mbili za kwanza dhidi ya nyingine na mvutano ni dhahiri. Kuhama kutoka 0.31 mm hadi 0.18 mm hurejesha pointi 1.2 za kivuli na kurudisha pointi 1.8 za upinzani. Seli haijali upotevu ulitoka kwenye jukumu gani; vyote huja kama joto na wati zilizopotea. Ndiyo sababu muundo wa utepe ni swali la mfumo badala ya swali la nyenzo, na tunarudi kwalo na mkunjo kamili chini zaidi.

Jukumu la pili: kushikilia seli pamoja

Utepe pia ni kiungo cha kimakanika. Wakati wa kufuliwa, mipako huyeyuka na kuchanganyika na upau wa shaba ulio chini, na baada ya kupoa kiolesura hicho ndicho kinachoshikilia seli kwa majirani zake kwa miaka 25 ijayo. Kipimo cha kawaida cha ubora wa kiungo ni nguvu ya kung'oa: ni nguvu kiasi gani inachukua kung'oa utepe kutoka kwenye upau kwa pembe maalum. Nguvu ndogo ya kung'oa inamaanisha kiungo hakitastahimili ushughulikiaji, uwekaji wa tabaka au mizunguko ya joto.

Ugumu ni kwamba kiungo hufanywa kati ya vifaa viwili vinavyopanuka kwa viwango tofauti sana. Shaba iko karibu 17 × 10⁻⁶ kwa kelvin; silikoni iko karibu 2.6 × 10⁻⁶. Kwa hiyo shaba hupanuka na kubana zaidi ya mara sita kuliko seli inayofuliwa. Ufuliwa hufanyika mahali fulani kati ya 200 na 300 °C kulingana na aloi. Kiungo kinapopoa, shaba inataka kubana nyuma zaidi kuliko silikoni inavyoruhusu, na tofauti hiyo inaonekana kama mkazo kwenye kiolesura na kama upinde katika seli.

Seli nyembamba zina nyenzo kidogo ya kunyonya mkazo huo, kwa hiyo dirisha hupungua kadri wefa zinavyozidi kuwa nyembamba. Uwandani, mabadiliko ya joto mchana na usiku hurudia mzigo huo maelfu ya mara, na hali ya kushindwa inayofuata ni uchovu wa kiungo cha kufuliwa badala ya kuvunjika kabisa. Hii ndiyo hasa ambayo majaribio ya mizunguko ya joto katika mfululizo wa IEC 61215 yanatafuta, na ndiyo sababu tabia ya kimakanika ya kiungo ni muhimu kama upinzani wake.

Ugumu ni dirisha, si upendeleo

Shaba huja kutoka kwenye mstari wa kuchora na kukandamiza ikiwa imeimarishwa kwa kazi, na hukaushwa ili kuleta nguvu yake ya mavuno ndani ya kiwango. Utepe laini huhamisha mkazo mdogo kwa seli, jambo ambalo linaonekana bora hadi uendeshe: shaba laini hunyooka chini ya mvutano wa kifaa cha kuunganisha, hupoteza unyofu, na husogea wakati wa uwekaji wa tabaka. Utepe mgumu zaidi hushikilia jiometri yake na kuhamisha mkazo zaidi kwa silikoni. Vipimo ni dirisha lenye kikomo cha chini na cha juu, na lengo hupungua kadri seli zinavyozidi kuwa nyembamba.

Teknolojia ya seli hubadilisha pia mahitaji. Seli za heterojunction hutumia silikoni isiyo na umbo maalum na tabaka za oksidi zinazopitisha umeme ambazo haziwezi kustahimili mchakato wa kawaida wa kufuliwa kwa joto la juu, kwa hiyo tasnia hutumia mipako ya joto la chini inayotegemea bati-bismuth, au huhamishia muunganisho kwenye gundi na filamu zinazopitisha umeme. Uamuzi wa mipako kwa hiyo hufanywa na seli, si na msambazaji wa utepe. Upande wa vifaa wa uoanishaji huo umeshughulikiwa katika makala yetu kuhusu mashine za tabber na stringer, na jukwaa la kawaida la MBB limeelezwa kwenye ukurasa wa tabber stringer AM050FH.

Jukumu la tatu: kuruhusu mwanga kupita

Shaba haipitishi mwanga. Kila milimita ya mraba ya utepe uliokaa mbele ya seli ni milimita ya mraba ya silikoni ambayo haitaona mwanga wa jua, na tofauti na upotevu wa umeme huu hauwezi kuondolewa kwa nyenzo bora. Unaweza tu kupunguzwa au kurejeshwa kwa kiasi. Sehemu ya kijiometri ni rahisi kuandika: upana wote wa utepe ukigawanywa kwa upana wa seli. Nyaya kumi na sita za 0.26 mm kwenye seli ya 182 mm hufunika 4.16 mm, au 2.29% ya uso wa mbele.

Upotevu wa macho ni mdogo kuliko nambari ya kijiometri, na tofauti ndiyo sehemu ya kuvutia. Utepe bapa huonyesha uso bapa, na mwanga unaougonga huakisiwa kurudi nje ya moduli karibu na mwelekeo uliokuja. Waya mviringo huonyesha bega lililopinda, na mwanga mwingi unaouigonga hutoka kwa pembe ya chini. Kwenye kiolesura cha kioo-na-hewa pembe ya chini huzidi pembe muhimu, kwa hiyo mwanga huakisiwa kurudi chini kwenye seli badala ya kutoroka. Kwa takriban, karibu 65% ya mwanga unaozuiwa na waya mviringo hufanya kama upotevu na karibu 35% hurudi. Hapo ndipo kipengele cha 0.65 kinachotumika katika hesabu za utepe kinatoka.

Hii ni hoja ya macho ya waya mviringo juu ya utepe bapa, na ndiyo sababu MBB, SMBB na 0BB zote hutumia sehemu mviringo au zilizopindwa kwenye sehemu ya mbele. Pia inaeleza mvuto wa makondakta walioundwa kwa makusudi: profaili za pembe tatu, utepe wa kutafakari wenye mfereji wa V na mifumo ya utepe iliyogawanywa yote hujaribu kubadilisha uso bapa unaotafakari kuwa uso wenye pembe. Tulilinganisha jiometri hizo, na gharama ya kila moja katika ushughulikiaji na eneo la kiungo, katika makala ya muundo wa utepe.

Maafikiano, yaliyochorwa

Weka mkunjo wa upinzani na mkunjo wa kivuli kwenye mihimili hiyo hiyo na umbo haliwezi kuepukika. Upotevu wa upinzani hupungua kadri waya inavyozidi kuwa nene, upotevu wa kivuli huongezeka, na jumla ina kiwango cha chini mahali fulani katikati. Kwa kutumia dhana zile zile za seli kama zilivyo juu, huku idadi ya nyaya ikibaki 16:

Kiwango cha chini kiko karibu 0.31 mm, kwa upotevu wa jumla wa karibu 2.68% ya nguvu ya seli. Mambo mawili kuhusu nambari hiyo ni muhimu zaidi kuliko nambari yenyewe. Kwanza, mkunjo ni bapa karibu na chini: waya ya 0.26 mm hugharimu 2.78% badala ya 2.68%, ambayo ni sehemu ya kumi kwa kupunguza kwa kiasi kikubwa kivuli. Pili, kiwango cha chini ni cha idadi maalum ya utepe. Badilisha idadi ya nyaya na mkunjo wote unasogea.

Hoja hiyo ya pili ndiyo sababu tasnia inaendelea kuwa nyembamba wakati chati inasema haipaswi. Kuongeza utepe hufanya zaidi ya kuongeza kivuli. Pia hupunguza umbali ambao mkondo husafiri kando ya vidole vya fedha vya seli kabla ya kufikia utepe. Njia fupi za vidole zinamaanisha upinzani mdogo wa vidole na rangi ndogo ya fedha kwa kila seli. Mara akiba hizo zikihesabiwa, bora kwa moduli iko kwenye kipenyo kidogo na idadi kubwa ya utepe kuliko hesabu ya utepe pekee inavyodokeza. Kuhama kutoka 5BB hadi MBB hadi SMBB hadi 0BB ni utafutaji wa bora wa mfumo, si bora wa utepe.

Inayomaanisha vipimo vya utepe ni bora tu kadri muundo wa seli ulioandikiwa unavyokuwa bora. Kipenyo cha waya ambacho ni bora kwenye nusu-seli ya 182 mm yenye mabasi 16 si lazima kiwe bora kwenye wefa kubwa zaidi, mkondo tofauti, au mchakato wa uchapishaji wa mistari myembamba. Yeyote anayenukuu kipenyo kimoja bora bila kutaja seli ananukuu nusu ya jibu. Upande wa muunganisho wa swali hilo la mfumo unasukumwa kwa nguvu na mjadala wa kupunguza fedha, kwa sababu idadi ya utepe na matumizi ya rangi ya fedha ni ncha mbili za uamuzi mmoja.

Majukumu matatu kwenye ukurasa mmoja

Soma safu ya mwisho kama orodha ya njia ambazo jukumu moja hulipwa na jingine. Ufunikaji wa kivuli hulipwa na upinzani. Uimara wa kiungo hulipwa na msongo wa seli. Upinzani hulipwa na eneo, na eneo hulipwa na mwanga. Hakuna utepe unaoshinda katika yote matatu, ndiyo sababu karatasi ya vipimo ya mstari wa utepe inasoma kama majadiliano badala ya karatasi ya data. Kwa mtazamo wa jinsi majadiliano hayo yanavyoishia upande wa vifaa, kurasa zetu za mstari wa kuchora na kufunika ribbon na mstari wa utepe wa busbar zinaeleza ni wapi kila sifa inawekwa kwa hakika.

Mahali ambapo utepe unakaa katika mrundikano wa gharama

Utepe si mstari mkubwa katika orodha ya vifaa vya moduli. Utafiti wa sekta kutoka vyama vya tatu unaweka utepe karibu 12% ya gharama isiyo ya silikoni ya moduli, ambayo ni sehemu yenye maana lakini si kubwa mno; silikoni, glasi, kifuniko na fremu ziko juu yake. Kinachofanya utepe ustahili umakini si sehemu yake bali idadi ya maamuzi inayogusa. Bei ya utepe hufuata vitu viwili, bei ya shaba na ada ya ubadilishaji, na mtengenezaji wa moduli anayenunua utepe anakabiliwa na kile cha kwanza iwe utepe unanunuliwa au unachorwa nyumbani.

Vipimo pia huamua ni kiasi gani cha fedha kitatoka kwenye seli. Utepe zaidi humaanisha vidole vifupi na kiasi kidogo cha unga; utepe kidogo humaanisha vidole virefu na unga zaidi. Kwa kuwa fedha ni mojawapo ya malighafi ghali zaidi katika moduli nzima, mabadiliko yanayookoa gramu moja ya unga kwa kila seli yanaweza kuhalalisha utepe wa gharama kubwa zaidi. Muunganiko huu ndiyo sababu mabadiliko ya utepe huwa yanakuja pamoja na mabadiliko ya uwekaji metali wa seli badala ya kuja peke yao.

Maswali yanayoulizwa mara kwa mara

Kwa nini utepe ulio nyuma ya seli unaweza kuwa mpana kuliko ule ulio mbele?

Kwa sababu uso wa nyuma hauangaziwi, hivyo upana wa utepe hapo haugharimu kitu kwa upande wa macho. Utepe mpana wa nyuma hupunguza upinzani, huboresha eneo la kumenya na ni rahisi kuweka, ndiyo sababu muunganisho wa nyuma mara nyingi ni mkarimu zaidi kuliko ufungaji wa upande wa mbele. Kutofautiana huku ni kwa makusudi.

Je, utepe mwembamba daima hutoa moduli yenye nguvu zaidi?

Hapana. Upinzani huongezeka takriban kwa mraba kinyume wa kipenyo, hivyo faida ya ufunikaji mdogo wa kivuli huliwa na upotevu wa upinzani mara waya unapokuwa mwembamba vya kutosha, na kivuko hufika mapema kuliko watu wengi wanavyotarajia. Kwa idadi isiyobadilika ya utepe, upotevu wa jumla una kiwango cha chini, na kuvuka hapo hufanya moduli kuwa mbaya zaidi, si bora. Sababu sekta bado inaupunguza unene wa utepe ni kwamba pia inaongeza utepe, jambo linalobadilisha hesabu.

Kwa nini seli zilizokatwa nusu na zilizokatwa vipande vingi huboresha nguvu ya moduli?

Kukata seli na kuunganisha nusu kwa sambamba hupunguza nusu ya mkondo katika kila utepe. Kwa kuwa upotevu wa upinzani hufuata mraba wa mkondo, kila utepe hutoa takriban robo ya joto lililokuwa likitolewa awali. Seli zilizokatwa vipande vingi huendeleza mantiki hiyo zaidi, na athari huonekana katika utepe na pia kwenye vidole vya seli yenyewe.

Ni nini kwa hakika hufanya kiungo cha utepe kushindikana uwandani?

Uchovu wa mizunguko ya joto ndiyo sababu kuu. Shaba na silikoni hupanuka kwa viwango vinavyotofautiana kwa zaidi ya mara sita, hivyo kila mzunguko wa mchana na usiku hupakia kiungo kidogo, na baada ya mizunguko ya kutosha mpasuko huanza kwenye uso wa muingiliano. Ukuaji wa baina ya metali wakati na baada ya kulehemu hufanya kiungo kisiwe na unyumbufu zaidi kwa muda, na kiungo kilichoanza na nguvu ndogo ya kumenya au unyevu usio kamili kitafika hapo mapema.

Kwa nini kubainisha kiwango cha nguvu ya mavuno badala ya kuomba tu utepe laini?

Kwa sababu utepe laini ni mgumu kuendesha. Shaba laini sana hunyooka chini ya mvutano wa kifaa cha kufunga na kupoteza unyofu, jambo linaloonekana kama hitilafu ya uwekaji na kama utepe unaosogea wakati wa uunganishaji wa tabaka. Shaba ngumu sana huhamisha msongo zaidi wa kupoza kwenye seli. Dirisha limefungwa pande zote mbili, na hupungua kadri wefa zinavyozidi kuwa nyembamba.

Je, utepe unaweza kuondolewa kabisa?

Njia ya upitishaji umeme haiwezi, lakini utepe mahususi unaweza. Miundo ya 0BB huweka muunganisho katika filamu ya upitishaji au tabaka la gundi badala ya kulehemu, na moduli zilizopangwa kwa kupishana hupishana seli moja kwa moja. Mbinu zote mbili huhamisha majukumu yale yale matatu kwenye malighafi tofauti badala ya kuyaondoa: mkondo bado unapaswa kutoka kwenye seli, kitu bado kinapaswa kuushikilia, na kondakta yeyote aliye mbele bado hufunika kwa kivuli.

Mawazo ya mwisho

Ichukulie utepe kama sehemu ya mfumo na historia yake ya ubunifu itaeleweka. Kila hatua kutoka 5BB hadi MBB hadi SMBB hadi 0BB ilihamisha mwanga, mkondo na msaada wa kimakanika kwa wakati mmoja, na kila hatua ilibidi kuthibitishwa dhidi ya mbili nyingine badala ya dhidi ya kipimo kimoja cha utepe. Utepe unaoshinda kwa upinzani peke yake hufunika kivuli kingi mno; ule unaoshinda kwa ufunikaji wa kivuli peke yake hupoteza nguvu kama joto; ule unaoshinda kwa uimara wa kiungo huweka msongo kwenye silikoni inayozidi kuwa nyembamba kila mwaka.

Hivyo swali la kiutendaji wakati vipimo vya utepe viko mezani si kipimo kipi kilicho bora. Ni seli ipi ambayo utepe unatakiwa kuihudumia, ni utepe ngapi utatumika, na ni jukumu lipi kati ya matatu lililo na nafasi ndogo zaidi iliyobaki katika muundo huo. Jibu maswali hayo matatu na kipenyo, ugumu na mipako vitafuata.

Inayohusiana: Mbinu za upimaji wa utepe wa PV: vipimo, nguvu na uwezo wa kuyeyushwa kwa soder. Vipimo vilivyo hapa chini ndivyo vinavyotumika kukagua kazi hizo tatu kwenye koli inayowasili.

Inayohusiana: Jinsi utepe wa PV unavyotengenezwa: kuchora, kuchoma na kufunika bati inaangalia kile utepe uliokamilika unapaswa kufanya, ambayo ni hitaji ambalo hatua hizi tano zinapaswa kukidhi.