Fotonapetostni moduli

Fotonapetostni modul je najmanjša nedeljiva enota sončne elektrarne. Danes je več kot 90% vseh modulov proizvedenih iz kristalnega silicija. Kristalno-silicijev modul je sestavljen iz posameznih celic, ki so medsebojno zaporedno in vzporedno električno povezane. Več medsebojno povezanih celic imenujemo niz (ang. string). Pri zaporedni vezavi celic ostane električen tok enak, seštevajo pa se napetosti celice. Pri vzporedni vezavi pa napetost ostaja enaka, seštejejo pa se tokovi.

Zaporedna in vzporedna vezava celic.

Povezava med celicami je v večini primerov narejena s trakastimi vodniki (ang. bus bar), novejši moduli pa namesto trakastnih vodnikov uporabljajo tudi tanke žičke. V začetku so bile celice povezane s po dvemi trakastimi vodniki. Zaradi vedno večjih izkoristkov in velikosti celic, in s tem višjih tokov, se je v zadnjih 10 letih pričelo povečevati število trakastih vodnikov na celico. Istočasno so postali tudi ožji, da je senčenje celice čim manjše. Danes prevladujejo celice s šestimi trakastimi vodniki (6BB).

Povezava med celicami s trakastimi vodniki.

Za še višjo učinkovitost fotonapetostnih modulov, se v zadnjih letih uveljavljajo rešitve z rezanimi celicami. Istočasno pa se je povečala tudi velikost sončne celice. Najbolj pogoste so danes sončne celice iz silicijevih rezin velikosti med M4 in M6. Posamezni nizi zaporedno vezanih polovičnih sončnih celic so v modulu vezani vzporedno. kar izboljša odziv modula v delno senčenih pogojih, hkrati pa so njihove električne karakteristike podobne klasičnim modulom s celimi sončnimi celicami.

Razvoj fotonapetostnih modulov (C. Balif et al. , Nat. Rev Materials 2022)

Razvoj velikosti silicijevih rezin.

Sončne celice so krhk ein občutljive na vremenske vplive, zato jih je potrebno zaščititi. Medseboj povezane celice zato laminiramo med vrhnjim steklom in steklom ali teflonsko folijo na zadnji strani. Med zunanjima plastema se uporablja EVA film ali podoben material (termoplastika...), ki se pri povišani temeraturi (okoli 150 °C) v laminatorju stopi in neprodušno zapre sončne celice. Celoten laminat se nato še uokviri z aluminijastim okvirjem, ki omogoča zahtevano trdnost izdelka.

Shema strukture laminata modula in uokvirjenja z aluminijastim profilom.