貫穿式背接觸式太陽(yáng)能電池/ BIPV解決方案
西班牙ONYX SOLAR的Elena Rico和Teodosio delCaño
產(chǎn)品描述
簡(jiǎn)要概念說(shuō)明
以低生產(chǎn)成本制造高效太陽(yáng)能電池是光伏行業(yè)追求的主要目標(biāo)，一些研究開(kāi)發(fā)活動(dòng)正圍繞此問(wèn)題尋找新的解決方案。另一方面，BIPV部門也對(duì)光伏模塊表現(xiàn)出了濃厚的興趣，這些模塊提供了更好的美觀性和設(shè)計(jì)靈活性，因此可以更輕松地集成到建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中。在這方面，在過(guò)去十年中已經(jīng)觀察到對(duì)背接觸太陽(yáng)能電池的日益增長(zhǎng)的興趣，該背接觸太陽(yáng)能電池已經(jīng)隨著工業(yè)應(yīng)用逐漸引入。背接觸式電池具有位于光伏電池后表面上的正和負(fù)外部接觸墊。這樣，可以改善設(shè)備的性能，避免前接觸陰影損失，并且 同時(shí)，可形成均勻的外觀，而在正面沒(méi)有任何反射率或可見(jiàn)的單元互連。因此，對(duì)于需要半透明，高性能和美觀的BIPV應(yīng)用而言，背接觸式電池是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
圖82.背接觸式太陽(yáng)能電池的特定選項(xiàng)卡的詳細(xì)信息（來(lái)源：Onyx Solar）。
圖83. ONYX在H2020 PVSITES項(xiàng)目的框架內(nèi)開(kāi)發(fā)的背接觸式太陽(yáng)能電池模塊的原型（來(lái)源：Onyx Solar）。
建筑和技術(shù)融入信封
與任何其他BIPV系統(tǒng)一樣，基于背接觸式太陽(yáng)能電池模塊的BIPV系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程也要進(jìn)行，并要考慮到相同的方面，例如機(jī)械可行性，已安裝的PV容量，日光透射，立面的通風(fēng)，美觀，除建筑物的其他特定技術(shù)需求，以及當(dāng)?shù)亟ㄖ凸夥ㄒ?guī)的要求。該解決方案的維護(hù)成本很低，與普通的被動(dòng)或主動(dòng)玻璃幕墻相似，并且該系統(tǒng)的耐用性與任何其他基于c-Si技術(shù)模塊的BIPV玻璃相似。
對(duì)于某些建筑解決方案，例如天窗和幕墻，決策者需要某些透光率，并且需要在細(xì)胞密度（直通度），效率和附加美學(xué)價(jià)值之間取得折中。背接觸式電池的使用完全符合這些需求，因?yàn)樗鼈兛梢允占?yáng)輻射以產(chǎn)生高性能的電能，可以集成在不透明或透明的玻璃-玻璃組件中，并且相對(duì)于傳統(tǒng)的BIPV組件而言，具有出色的美學(xué)外觀，因?yàn)楸苊饬耸褂每梢?jiàn)的前母線。
BIPV模塊改善了建筑物的隔熱和隔音性能，并且在某種程度上還提供了遮光效果。此外，它們還可以生產(chǎn)綠色電力，從而降低了租戶的能源費(fèi)用。與無(wú)定形硅玻璃或什至與結(jié)晶硅玻璃相比，該技術(shù)可提供更高的單位面積額定功率，因?yàn)??背接觸式太陽(yáng)能電池的效率高達(dá)22％：這意味著對(duì)于相同的已安裝PV容量，所需面積較低。另外，可以通過(guò)以或多或少的密集配置將太陽(yáng)能電池散布在模塊中來(lái)根據(jù)建筑物需要定制模塊的透光率。即使在提供35％透光率的電池密度的情況下，每個(gè)模塊的效率也可以高達(dá)160 W / m2（16％），
模塊的布局可以是垂直的也可以是水平的，具體取決于幾個(gè)因素，例如安裝系統(tǒng)，表面類型等。由于BIPV模塊的性能受太陽(yáng)輻射的影響，因此必須詳細(xì)分析太陽(yáng)能設(shè)備的表面在設(shè)計(jì)階段確定最佳方向，并避免在光伏組件上因樹(shù)木，其他建筑物等造成的外部陰影。
圖84.在西班牙圣塞瓦斯蒂安Tecnalia辦公室的PVSITES項(xiàng)目框架內(nèi)，由Onyx Solar開(kāi)發(fā)的基于玻璃-玻璃背接觸c-Si電池技術(shù)BIPV模塊的通風(fēng)立面。
融入建筑物：系統(tǒng)與舒適度
該解決方案允許容易的安裝，因?yàn)閺臋C(jī)械的角度來(lái)看，該操作以與傳統(tǒng)玻璃相同的方式執(zhí)行。對(duì)于任何其他BIPV單元，背接觸式太陽(yáng)能電池玻璃-玻璃PV模塊必須由在PV安裝和低壓系統(tǒng)方面具有豐富經(jīng)驗(yàn)的電氣安裝人員進(jìn)行連接。光伏裝置的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)注冊(cè)專業(yè)電氣工程師的認(rèn)證，PV BOS的設(shè)計(jì)和安裝程序必須符合當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)和所有相關(guān)機(jī)構(gòu)的要求。
背接觸式電池BIPV系統(tǒng)與任何電氣設(shè)備一樣，都需要良好的通風(fēng)以確保適當(dāng)?shù)纳帷?/font>必須避免任何阻止它的問(wèn)題，例如使用硅樹(shù)脂密封電線或不正確的電線管部分等。BIPV位置的可訪問(wèn)性和安全性也是要考慮的問(wèn)題。
圖85.在西班牙圣塞瓦斯蒂安的Tecnalia辦事處安裝了基于玻璃-玻璃背面接觸c-Si電池技術(shù)BIPV模塊的通風(fēng)立面。
SWOT分析
長(zhǎng)處
- 與單晶和多晶硅電池相比，它具有更高的效率
- 它避免了可見(jiàn)的前母線，從而使玻璃-玻璃組件具有出色的美學(xué)外觀和顏色均勻性
- 可以創(chuàng)建完全不透明或透明的PV玻璃-玻璃模塊
弱點(diǎn)
- 由于手工工藝和焊接活動(dòng)，制造時(shí)間更長(zhǎng)，從而導(dǎo)致成本增加
- 手工焊接產(chǎn)生高廢品率
機(jī)會(huì)
- 研究行動(dòng)可以導(dǎo)致外墻和幕墻新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，與傳統(tǒng)使用的c-Si技術(shù)相比，它們具有更高的效率和集成可能性
威脅
- 缺乏背接觸式電池供應(yīng)商
- 大規(guī)模生產(chǎn)以及將兼容的焊接工藝集成到BIPV生產(chǎn)線中（尤其是層壓工藝）是一個(gè)挑戰(zhàn)
得到教訓(xùn)
- 主要問(wèn)題與使用背接觸電池技術(shù)的難度有關(guān)。電池的易碎性要求在制造過(guò)程的不同階段不斷控制其完整性，包括電氣和機(jī)械方面的完整性。更具體地說(shuō)，該系列的焊接工藝會(huì)產(chǎn)生較大的廢品率，并且它們之間的相互連接是關(guān)鍵步驟。由于這些問(wèn)題，需要在不同的制造階段之后驗(yàn)證電壓并進(jìn)行光致發(fā)光測(cè)試。
- 由于已經(jīng)確定手動(dòng)焊接會(huì)導(dǎo)致高廢品率，因此最好使用全自動(dòng)焊接機(jī)以減少?gòu)U品數(shù)量。ONYX目前正在H2020項(xiàng)目BIPVBOOST中開(kāi)發(fā)用于背接觸式太陽(yáng)能電池的自動(dòng)理發(fā)/焊接機(jī)。
致謝
PVSITES項(xiàng)目已獲得歐盟Horizo??n 2020研究與創(chuàng)新計(jì)劃的資助，資助協(xié)議號(hào)為691768。
