แนวโน้มของเซลล์ครึ่งเซลล์เมื่อเทียบกับเซลล์เต็มเซลล์นั้นชัดเจนอยู่แล้ว คำอธิบายที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือกระแสของเซลล์ครึ่งเซลล์เป็นเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์ดั้งเดิม ดังนั้นการสูญเสียพลังงานจึงลดลง

อย่างไรก็ตาม ข้อดีของเทคโนโลยีฮาล์ฟชิปนั้นมีมากกว่าการสูญเสียพลังงาน บทความนี้จะใช้คำอธิบายที่เป็นที่นิยมที่สุดเพื่อบอกคุณว่าทำไมเทคโนโลยี half-cell จะมาแทนที่แบตเตอรี่เต็มเซลล์ในอนาคต

1. การแนะนำเทคโนโลยี half-chip

สำหรับเทคโนโลยี half-chip พวกเขากำลังตัดเซลล์สุริยะปกติลงครึ่งหนึ่ง แทนที่จะมีเซลล์ 60 หรือ 72 เซลล์เหมือนโมดูล PV ทั่วไป มันจะกลายเป็นเซลล์ครึ่งเซลล์ 120 หรือ 144 เซลล์ ในขณะที่ยังคงการออกแบบและขนาดเดียวกันกับโมดูลทั่วไป

เทคโนโลยีฮาล์ฟเซลล์โดยทั่วไปใช้วิธีการตัดด้วยเลเซอร์ เซลล์ขนาดมาตรฐานถูกตัดออกเป็นครึ่งเซลล์ที่เหมือนกันสองเซลล์ตามทิศทางที่ตั้งฉากกับบัสบาร์แบตเตอรี่ แล้วเชื่อมเป็นชุด

แพ็คเกจแบบฮาล์ฟเซลล์ยังถูกห่อหุ้มด้วยกระจกเทมเปอร์, EVA และแบ็คเพลน เช่นเดียวกับโมดูลทั่วไป แผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปมักจะมีแผงโซลาร์เซลล์ 0.5-0.6V 60 เซลล์ต่อเป็นอนุกรม แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็นชุด ดังนั้นโมดูล 60 ชิ้นจึงทำงานที่ 30-35V หากเซลล์ครึ่งเซลล์เชื่อมต่อเข้าด้วยกันเหมือนในชุดประกอบมาตรฐาน เซลล์เหล่านี้จะผลิตกระแสไฟฟ้าครึ่งหนึ่งและแรงดันไฟฟ้าเป็นสองเท่าโดยมีความต้านทานเท่ากัน

เพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟขาออกโดยรวมและกระแสของส่วนประกอบทั่วไปมีความสอดคล้องกัน โดยทั่วไปส่วนประกอบแบตเตอรี่ครึ่งเซลล์ได้รับการออกแบบในโครงสร้างแบบอนุกรมขนานในการออกแบบแผง ซึ่งเทียบเท่ากับส่วนประกอบขนาดเล็กสองชิ้นที่เชื่อมต่อแบบขนาน

ดังที่แสดงในรูปด้านบน แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของแบตเตอรี่แบบครึ่งเซลล์จะเท่ากับแบตเตอรี่แบบเซลล์เต็ม และจำนวนเซลล์แบบครึ่งเซลล์จะเพิ่มเป็นสองเท่า หลังจากแบ่งออกเป็นสองส่วนแล้ว จำนวนเซลล์ในแต่ละส่วนจะเท่ากันกับโมดูลเต็มเซลล์ และแรงดันไฟฟ้าหลังจากเชื่อมต่อทั้งสองส่วนแบบขนานกัน เหมือนกับแต่ละส่วน ดังนั้นแรงดันไฟขาออกทั้งหมดจึงเท่ากัน ไม่เปลี่ยนแปลงตามเซลล์เต็ม

แบตเตอรี่ครึ่งเซลล์มีขนาดเล็กกว่าแบตเตอรี่ทั่วไปเพียงครึ่งเดียว ดังนั้นกระแสไฟของแบตเตอรี่แต่ละก้อนจึงเหลือเพียงครึ่งเดียวของแบตเตอรี่ทั่วไป

ความต้านทานของเซลล์ครึ่งเซลล์มีค่าเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เต็มเซลล์ ดังนั้นแต่ละส่วนที่เชื่อมต่อแบบขนานจะมีความต้านทานครึ่งหนึ่งของโมดูลเต็มเซลล์ โดยการเชื่อมต่อทั้งสองส่วนที่มีความต้านทานเพียงครึ่งเดียวแบบขนาน ความต้านทานของลูปรวมจะอยู่ที่ 1/4 ของความต้านทานเศษเต็มเท่านั้น

การเปลี่ยนแปลงการออกแบบบอร์ดทำให้การออกแบบการเชื่อมต่อของกล่องรวมสัญญาณแตกต่างกัน โดยทั่วไปจะใช้กล่องรวมสัญญาณสามส่วน


2. ข้อดีของการออกแบบ Half-Chip

- การสูญเสียแพ็คเกจที่ต่ำกว่า

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น เนื่องจากการลดลงของกระแสภายในและความต้านทานของสาย การสูญเสียภายในที่กระจายไปในวงจรภายในจะลดลง การสูญเสียพลังงานเป็นสัดส่วนกับกระแส และความต้านทานกระแสไฟครึ่งหนึ่งและหนึ่งในสี่ทำให้สามารถประกอบชิ้นส่วนแบบครึ่งชิปได้ เพื่อลดการสูญเสียพลังงาน 4 เท่า กำลังขับที่สอดคล้องกันและการผลิตไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น

ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากการสูญเสียภายในลดลง อุณหภูมิในการทำงานของโมดูลและกล่องรวมสัญญาณก็ลดลงเช่นกัน เมื่อโมดูลทำงานกลางแจ้ง อุณหภูมิของโมดูลแบบครึ่งชิ้นจะต่ำกว่าโมดูลแบบชิ้นเดียวทั่วไปประมาณ 1.6°C และอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจะช่วยให้โมดูลมีโฟโตอิเล็กทริกสูงกว่า ประสิทธิภาพการแปลง

แม้ว่าแทนที่จะใช้สองซีกขนานกัน ครึ่งเซลล์ทั้งหมดก็เชื่อมต่อกันเพื่อทำงานเหมือนแผงโซลาร์เซลล์มาตรฐาน กระแสไฟจะเป็นครึ่งหนึ่งของกระแส แต่ความต้านทานจะเท่าเดิม และอัตราสิ้นเปลืองพลังงานจะเท่ากับ 1/ 4 พลัง.

- ความทนทานต่อเงาช่วยลดความเสี่ยงของจุดร้อน

แผงครึ่งแผ่นต้านทานผลกระทบของเงาได้ดีกว่าแผงโซลาร์เซลล์มาตรฐาน

โมดูลแบบ Half-cell ไม่มีแผง 3 สตริงเหมือนโมดูลมาตรฐาน แต่มี 6 สตริง ทำให้เป็นแผง 6 สตริง แม้ว่าการแรเงาจำนวนเล็กน้อยบนโมดูล (ใบไม้ มูลนก ฯลฯ) สามารถปิดการใช้งานสตริงทั้งหมดได้ แต่เอฟเฟกต์ของการแรเงาจะลดลงเนื่องจากการออกแบบของไดโอดบายพาส (ทำเครื่องหมายด้วยสีแดงในภาพด้านล่าง) ที่สตริง ไม่มีผลกับสตริงอื่นๆ

6 สตริงอิสระพร้อมไดโอดบายพาส 3 ตัวช่วยให้ทนต่อการแรเงาบางส่วนได้ดีขึ้น แม้ว่าองค์ประกอบครึ่งหนึ่งจะถูกเงาบดบัง แต่อีกครึ่งหนึ่งก็ยังใช้ได้

- กระแสไฟต่ำช่วยลดอุณหภูมิจุดร้อน

เซลล์ครึ่งเซลล์จะกระจายกระแสภายในในระบบ และปรับปรุงประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน และความทนทานต่อแสงเงา

เมื่อเซลล์ของสตริงเซลล์ในโมดูลถูกแรเงา เซลล์นั้นจะสร้างฮอตสปอตในลูป และอุณหภูมิที่สูงอย่างต่อเนื่องอาจทำให้โมดูลเสียหายได้ เนื่องจากมีโมดูลฮาล์ฟเซลล์จำนวนสองเท่า ซึ่งหมายความว่ามีความร้อนเพียงครึ่งเดียวที่ฮอตสปอต และความร้อนที่ต่ำกว่าทำให้โมดูลเสียหายน้อยลง จึงสามารถปรับปรุงความต้านทานต่อความเสียหายของฮอตสปอตและเพิ่ม อายุการใช้งานโมดูล

- ความทนทานต่อเงาช่วยลดการสูญเสียพลังงาน

ในอาร์เรย์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ โดยทั่วไปหลายโมดูลจะเชื่อมต่อแบบอนุกรม แล้วต่อแบบขนานกับชุดย่อยอื่นๆ กระแสไหลเข้าและออกจากองค์ประกอบที่เชื่อมต่อแต่ละชุดในสตริงย่อยเดียวกัน

สำหรับการออกแบบแผงโมดูลแบบดั้งเดิม เมื่อโมดูลบางตัวสูญเสียพลังงานเนื่องจากสาเหตุต่างๆ ของการแชโดว์ จะส่งผลต่อโมดูลทั้งหมดในสตริงย่อย ในขณะที่ในโมดูลฮาล์ฟชิปที่แสดงด้านบน ไดโอดบายพาสจำกัดการสูญเสียพลังงานในส่วนที่แรเงามากกว่าโมดูลทั้งหมด จะสร้างเส้นทางสำรองสำหรับกระแสไหลในส่วนที่ไม่แรเงาและหลีกเลี่ยงกระแสที่ไหลผ่านส่วนที่แรเงา ส่วนลดส่วนที่เป็นเงา กระทบและปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน


3. อนาคตของเทคโนโลยีฮาล์ฟชิป

การใช้เซลล์แบบ half-cell สามารถให้ข้อดีและประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในสภาวะที่แรเงา ซึ่งมีความสำคัญอย่างมากสำหรับการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่ได้รับผลกระทบจากสิ่งกีดขวางอื่นๆ ของอาคารได้ง่าย

เซลล์แบบฮาล์ฟเซลล์สามารถเพิ่มการผลิตพลังงานได้ แต่การออกแบบระบบนั้นคล้ายกับโมดูลเซลล์เต็ม ซึ่งไม่เพิ่มค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและรับประกัน LCOE ที่ต่ำลง การปรับปรุงเทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ทำให้ข้อบกพร่องในการตัดของเซลล์ครึ่งเซลล์แทบไม่มีความสำคัญ

ด้วยความนิยมของส่วนประกอบขนาดใหญ่และซิลิคอนเวเฟอร์ขนาดใหญ่ แนวโน้มของแผ่นเวเฟอร์แบบครึ่งแผ่นหรือแม้แต่เวเฟอร์สามแผ่นจึงชัดเจนขึ้นเรื่อยๆ จากข้อมูลของสถาบันที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรม ส่วนแบ่งการตลาดของโมดูลแบบ half-cell คาดว่าจะเกิน 50% ในอีกสามปีข้างหน้า