Contenuto:
Che cos'è un pannello solare IBC?
Quali sono le sfide poste dalle temperature elevate ai pannelli solari?
Perché i pannelli solari IBC sono adatti agli ambienti ad alta temperatura?
Qual è il futuro dell'energia solare in ambienti ad alta temperatura?
Che cos'è un pannello solare IBC?
La cella IBC (Interdigitated Back Contact) è una tecnologia innovativa progettata per riposizionare i contatti metallici dei poli positivo e negativo di una cella solare sul lato posteriore della cella. Questo approccio innovativo migliora l'efficienza e le prestazioni della cella solare ottimizzando la disposizione dei contatti, con conseguente miglioramento della conduttività elettrica e dell'efficacia complessiva nella conversione dell'energia.
Quali sono le sfide del clima ad alta temperatura per i pannelli solari?
1. Diminuzione dell'efficienza:
Le alte temperature possono portare a una diminuzione dell'efficienza di conversione fotovoltaica dei pannelli solari. Il tipico degrado dell'efficienza dei pannelli solari a base di silicio in presenza di temperature elevate è un problema comune. Ciò è dovuto al fatto che l'aumento della temperatura provoca un aumento delle perdite di dispersione dei portatori di carica, rallentando il movimento degli elettroni e riducendo di conseguenza l'efficienza complessiva della conversione fotovoltaica.
2. Distorsione termica:
Le temperature elevate possono causare distorsioni termiche nei pannelli solari, alterandone la forma. Ciò potrebbe influire negativamente sulla struttura e sulle prestazioni dei materiali dei pannelli solari, compromettendone la stabilità meccanica.
3. Effetti termo-ottici:
In ambienti ad alta temperatura, i pannelli solari sono più suscettibili agli effetti termo-ottici, in cui una parte della luce solare viene convertita in energia termica. Questo porta a un ulteriore aumento della temperatura del pannello, creando un ciclo di feedback positivo che rende il pannello più incline al surriscaldamento.
4. Perdita di elettroliti:
Per alcuni tipi di celle solari, le alte temperature possono provocare la perdita di elettrolita, compromettendo la stabilità e le prestazioni delle celle. Ciò è particolarmente importante per le celle specializzate come le celle solari sensibilizzate ai coloranti.
5. Riduzione della durata di vita:
Il funzionamento prolungato in condizioni di alta temperatura può accelerare il processo di invecchiamento dei pannelli solari, riducendone la durata. Ciò è dovuto principalmente al fatto che le temperature elevate accelerano il degrado dei materiali e l'usura dei componenti interni delle celle solari.
Perché i pannelli solari IBC sono adatti agli ambienti ad alta temperatura?
Basso coefficiente di temperatura
Il coefficiente di bassa temperatura del pannello solare indica il modo in cui i suoi parametri di prestazione cambiano per ogni grado Celsius di variazione della temperatura operativa. Questo coefficiente misura la sensibilità delle prestazioni elettriche del pannello alle fluttuazioni della temperatura di esercizio. Ad esempio, il pannello solare IBC ha un coefficiente di temperatura di -0,29%/°C, il che significa che per ogni aumento di un grado Celsius della temperatura operativa oltre le condizioni di prova standard (STC) di 25°C, la potenza di picco del pannello solare IBC diminuisce dello 0,29%.
Di seguito, confrontiamo il degrado della potenza di due diversi pannelli solari con coefficiente di temperatura (PERC vs IBC) in condizioni di alta temperatura a 40°C.
1. Pannelli solari IBC (coefficiente di temperatura di 0,29%/°C):
Aumento della temperatura operativa: 80°C - 25°C = 55°C.
Degrado di potenza = 55°C × 0,29%/°C = 15,95%.
2. Pannelli solari PERC (coefficiente di temperatura di 0,34%/°C):
Aumento della temperatura operativa: 55°C.
Degrado di potenza = 55°C × 0,34%/°C = 18,7%.
In condizioni di temperatura elevata, i pannelli solari IBC e PERC presentano tassi di degrado della potenza rispettivamente del 15,95% e del 18,7%. Ciò evidenzia il mantenimento di prestazioni superiori dei pannelli solari IBC in condizioni di temperatura elevata. Inoltre, con l'aumento delle temperature operative, la differenza di degrado della potenza tra questi due tipi di pannelli diventa più pronunciata. Pertanto, i pannelli solari IBC sono la scelta ottimale per le condizioni climatiche calde.
Buona resistenza agli agenti atmosferici (stress termico)
Il termine "buona resistenza agli agenti atmosferici" nel contesto dei pannelli solari, noto anche come eccellente prestazione allo stress termico, si riferisce alla capacità dei pannelli solari di mantenere le loro prestazioni e la loro stabilità in varie condizioni climatiche, compresi gli ambienti ad alta temperatura. Si tratta di una caratteristica fondamentale perché i pannelli solari devono spesso operare in condizioni climatiche diverse e in alcune regioni possono incontrare temperature elevate.
L'avanzato design a contatto posteriore completo dei pannelli solari Interdigitated Back Contact (IBC) è strettamente legato alla loro resistenza allo stress termico. Un aspetto chiave di questo design consiste nel riposizionare gli elettrodi positivi e negativi del pannello solare sul retro, eliminando la necessità di nastri frontali e linee di griglia metallica. Questo design unico riduce in modo significativo l'insorgere di stress termici.
In primo luogo, i pannelli solari IBC, privi di griglie metalliche e nastri sul lato anteriore, subiscono una minore espansione e contrazione termica durante le fluttuazioni di temperatura. Questa riduzione dello stress termico sul lato anteriore aumenta la stabilità e la durata complessiva del pannello solare.
Inoltre, il design dei pannelli solari IBC ottimizza l'efficienza della trasmissione di corrente all'interno della cella solare, grazie a un migliore contatto dell'elettrodo posteriore con le celle solari. Questo riduce efficacemente le perdite resistive e migliora le prestazioni complessive del pannello solare.
Effetto LeTID:
Il LeTID (Light and Elevated Temperature Induced Degradation) è un effetto che influisce sulle prestazioni dei pannelli solari e che si verifica principalmente quando i pannelli solari sono esposti alla luce e alle alte temperature. L'effetto LeTID può portare a una riduzione delle prestazioni dei pannelli solari, compromettendone la stabilità a lungo termine.
I motivi per cui l'IBC è più performante in termini di anti-LeTID:
1. Posizione degli elettrodi: Gli elettrodi dei pannelli solari IBC sono posizionati sul retro anziché sulla parte anteriore, contribuendo a ridurre il numero di centri di cattura della carica sulla superficie della cella solare. I centri di cattura delle cariche, che sono difetti o impurità, possono catturare e intrappolare le cariche, causando un calo delle prestazioni della cella solare. Spostando gli elettrodi sul retro, il progetto IBC riduce il numero di centri di cattura della carica che possono formarsi sulla superficie anteriore della cella solare, rallentando così il verificarsi dell'effetto LeTID.
2. Distribuzione della corrente: Il design strutturale dell'IBC prevede la disposizione incrociata degli elettrodi della cella solare, favorendo una distribuzione più uniforme della corrente sulla superficie della cella solare. Ciò contribuisce a ridurre i punti caldi localizzati e a mitigare il verificarsi di LeTID. Al contrario, altre strutture possono concentrare la corrente in aree specifiche, aumentando il rischio di LeTID.
Film PVF
I pannelli solari IBC (Interdigitated Back Contact) utilizzano un design caratterizzato da un backsheet in TPE con un film PVF (Tedlar) e un film adesivo EPE migliorato, che contribuisce a migliorare l'adattabilità alle alte temperature.
Questo miglioramento offre diversi vantaggi, tra cui:
1. Stabilità termica: Il film di PVF (Tedlar) possiede un'elevata stabilità termica e mantiene le sue prestazioni e la sua stabilità strutturale in ambienti ad alta temperatura. Ciò consente ai pannelli solari di funzionare normalmente in condizioni di alta temperatura, riducendo il rischio di degrado delle prestazioni.
2. Bassa permeabilità all'acqua: I backsheet in TPE presentano spesso una bassa permeabilità all'acqua, il che significa che è meno probabile che l'umidità penetri all'interno dei pannelli solari. In condizioni di alta temperatura, l'ingresso di umidità può portare a un declino delle prestazioni, ma l'uso di materiali a bassa permeabilità all'acqua contribuisce ad alleviare questo problema.
3. Pellicola adesiva resistente alle alte temperature: Il film adesivo in EPE migliorato può avere un'elevata resistenza alle alte temperature, che gli consente di resistere alle sollecitazioni e alle deformazioni in condizioni di alta temperatura. Ciò contribuisce a mantenere stabili la forma e le prestazioni dei pannelli solari in ambienti ad alta temperatura.
Qual è il futuro dell'energia solare in ambienti ad alta temperatura?
1. Maggiore adattabilità alle alte temperature:
I pannelli solari IBC presentano una maggiore stabilità in ambienti ad alta temperatura rispetto ai pannelli tradizionali. Il loro design riduce al minimo la resistenza interna e le perdite di calore, contribuendo al mantenimento di una maggiore efficienza di conversione a temperature elevate.
2. Conversione energetica ottimizzata:
La tecnologia IBC migliora l'efficienza di conversione fotovoltaica dei pannelli solari. Mentre i pannelli tradizionali possono subire un degrado delle prestazioni in presenza di temperature elevate, i pannelli solari IBC eccellono nell'affrontare tali sfide, fornendo prestazioni di conversione energetica più stabili.
3. Successo nelle applicazioni reali:
Ci sono state applicazioni di successo dei pannelli solari IBC in condizioni climatiche ad alta temperatura. Questi casi offrono un supporto tangibile, affermando le eccezionali prestazioni della tecnologia IBC in ambienti difficili ad alta temperatura.
Il progetto si trova su un tetto in Germania. Fare clic sull'immagine per saperne di più.
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