貫穿式背接觸式太陽能電池/ BIPV解決方案
西班牙ONYX SOLAR的Elena Rico和Teodosio delCaño
產品描述
簡要概念說明
以低生產成本制造高效太陽能電池是光伏行業追求的主要目標，一些研究開發活動正圍繞此問題尋找新的解決方案。另一方面，BIPV部門也對光伏模塊表現出了濃厚的興趣，這些模塊提供了更好的美觀性和設計靈活性，因此可以更輕松地集成到建筑物的圍護結構中。在這方面，在過去十年中已經觀察到對背接觸太陽能電池的日益增長的興趣，該背接觸太陽能電池已經隨著工業應用逐漸引入。背接觸式電池具有位于光伏電池后表面上的正和負外部接觸墊。這樣，可以改善設備的性能，避免前接觸陰影損失，并且 同時，可形成均勻的外觀，而在正面沒有任何反射率或可見的單元互連。因此，對于需要半透明，高性能和美觀的BIPV應用而言，背接觸式電池是一個不錯的選擇。
圖82.背接觸式太陽能電池的特定選項卡的詳細信息（來源：Onyx Solar）。
圖83. ONYX在H2020 PVSITES項目的框架內開發的背接觸式太陽能電池模塊的原型（來源：Onyx Solar）。
建筑和技術融入信封
與任何其他BIPV系統一樣，基于背接觸式太陽能電池模塊的BIPV系統的設計過程也要進行，并要考慮到相同的方面，例如機械可行性，已安裝的PV容量，日光透射，立面的通風，美觀，除建筑物的其他特定技術需求，以及當地建筑和光伏法規的要求。該解決方案的維護成本很低，與普通的被動或主動玻璃幕墻相似，并且該系統的耐用性與任何其他基于c-Si技術模塊的BIPV玻璃相似。
對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，并且需要在細胞密度（直通度），效率和附加美學價值之間取得折中。背接觸式電池的使用完全符合這些需求，因為它們可以收集太陽輻射以產生高性能的電能，可以集成在不透明或透明的玻璃-玻璃組件中，并且相對于傳統的BIPV組件而言，具有出色的美學外觀，因為避免了使用可見的前母線。
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，它們還可以生產綠色電力，從而降低了租戶的能源費用。與無定形硅玻璃或什至與結晶硅玻璃相比，該技術可提供更高的單位面積額定功率，因為??背接觸式太陽能電池的效率高達22％：這意味著對于相同的已安裝PV容量，所需面積較低。另外，可以通過以或多或少的密集配置將太陽能電池散布在模塊中來根據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，每個模塊的效率也可以高達160 W / m2（16％），
模塊的布局可以是垂直的也可以是水平的，具體取決于幾個因素，例如安裝系統，表面類型等。由于BIPV模塊的性能受太陽輻射的影響，因此必須詳細分析太陽能設備的表面在設計階段確定最佳方向，并避免在光伏組件上因樹木，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項目框架內，由Onyx Solar開發的基于玻璃-玻璃背接觸c-Si電池技術BIPV模塊的通風立面。
融入建筑物：系統與舒適度
該解決方案允許容易的安裝，因為從機械的角度來看，該操作以與傳統玻璃相同的方式執行。對于任何其他BIPV單元，背接觸式太陽能電池玻璃-玻璃PV模塊必須由在PV安裝和低壓系統方面具有豐富經驗的電氣安裝人員進行連接。光伏裝置的設計必須經過注冊專業電氣工程師的認證，PV BOS的設計和安裝程序必須符合當地法規和所有相關機構的要求。
背接觸式電池BIPV系統與任何電氣設備一樣，都需要良好的通風以確保適當的散熱。必須避免任何阻止它的問題，例如使用硅樹脂密封電線或不正確的電線管部分等。BIPV位置的可訪問性和安全性也是要考慮的問題。
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BIPV模塊的通風立面。
SWOT分析
長處
- 與單晶和多晶硅電池相比，它具有更高的效率
- 它避免了可見的前母線，從而使玻璃-玻璃組件具有出色的美學外觀和顏色均勻性
- 可以創建完全不透明或透明的PV玻璃-玻璃模塊
弱點
- 由于手工工藝和焊接活動，制造時間更長，從而導致成本增加
- 手工焊接產生高廢品率
機會
- 研究行動可以導致外墻和幕墻新產品的開發，與傳統使用的c-Si技術相比，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商
- 大規模生產以及將兼容的焊接工藝集成到BIPV生產線中（尤其是層壓工藝）是一個挑戰
得到教訓
- 主要問題與使用背接觸電池技術的難度有關。電池的易碎性要求在制造過程的不同階段不斷控制其完整性，包括電氣和機械方面的完整性。更具體地說，該系列的焊接工藝會產生較大的廢品率，并且它們之間的相互連接是關鍵步驟。由于這些問題，需要在不同的制造階段之后驗證電壓并進行光致發光測試。
- 由于已經確定手動焊接會導致高廢品率，因此最好使用全自動焊接機以減少廢品數量。ONYX目前正在H2020項目BIPVBOOST中開發用于背接觸式太陽能電池的自動理發/焊接機。
致謝
PVSITES項目已獲得歐盟Horizo??n 2020研究與創新計劃的資助，資助協議號為691768。
