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Que sont les modules solaires en bardeaux?

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Modules solaires en bardeaux de Seraphim

Un processus de fabrication de panneaux solaires qui a récemment gagné du terrain est le «bardeau». À ne pas confondre avec les «bardeaux solaires» utilisés dans le photovoltaïque appliqué aux bâtiments, les modules en bardeaux coupent les cellules solaires en bandes et les chevauchent à l'intérieur du module encadré. Les espaces intercellulaires sont supprimés et davantage de cellules de silicium peuvent être entassées dans un module, augmentant la puissance de sortie et l'efficacité du module.

Les modules en bardeaux sont probablement la limite la plus à droite du développement solaire du silicium cristallin. Sans l'introduction de processus à double jonction, comme avec la technologie à hétérojonction, qui combine du silicium cristallin avec du film mince de silicium amorphe pour produire une cellule hybride haute puissance, un module en bardeaux est la plus haute puissance et efficacité que vous pouvez obtenir avec un cristallin traditionnel non dopé silicium.

Décrivons les bases de la technologie du zona.

Alors que les «bardeaux solaires» et les «tuiles solaires» sont souvent interchangeables en ce qui concerne le photovoltaïque appliqué au bâtiment, un module utilisant la technologie du bardeau est en réalité différent de celui utilisant la technologie du carrelage.

Modules bardeaux Solaria PowerXT

Suvi Sharma, fondatrice du pionnier du bardeau Solaria, a décrit le développement solaire du silicium cristallin comme se déplaçant entre quatre étapes: 1) panneaux solaires standard, 2) conceptions semi-coupées, 3) technologie de pavage ou de carrelage et 4) modules en bardeaux.

"Alors que vous vous dirigez vers chacun, c'est un peu mieux, un peu plus d'efficacité, un peu mieux d'esthétique", a déclaré Sharma. «Le zona est l'extrémité la plus à droite du spectre, où vous obtenez tous les avantages, mais il est également plus coûteux et a le plus d'IP. C’est pourquoi de nombreuses entreprises ont choisi une voie différente pour éviter les brevets. "

Par exemple, JinkoSolar utilise un «ruban de tuile» pour éliminer les espaces entre les cellules et établir des connexions de barres omnibus entre les cellules à demi-coupe qui se chevauchent. Les cellules ne se touchent jamais réellement et ne sont coupées qu'en deux; les modules ne sont donc pas considérés comme des bardeaux.

Description du ruban de carrelage de JinkoSolar sur son site Web

«La technologie Jinko's Tiling Ribbon (TR) est différente des modules en bardeaux. Il y a un certain chevauchement des cellules qui est facilité par le ruban de carrelage », a déclaré Vikash Venkataramana, directeur du service technique et de la gestion des produits, JinkoSolar. «Le ruban est conçu pour pouvoir être positionné entre les cellules qui se chevauchent afin d'éliminer tout contact direct entre les cellules qui se chevauchent, éliminant ainsi tout problème de contrainte mécanique. Des encapsulants spéciaux sont également utilisés dans le module pour réduire les contraintes mécaniques. »

LONGi a expérimenté ce qu'il appelle la «soudure sans soudure» pour éliminer les écarts entre les cellules, qui semblent se comporter de manière similaire au ruban de carrelage de Jinko. Dans le cas de Jinko, le ruban rond flexible qui relie les cellules à moitié coupées est plus plat dans la zone de chevauchement pour permettre le compactage des cellules. Les modules carrelés de Jinko utilisent toujours neuf jeux de barres visibles.

«À partir d'un processus de fabrication, l'un des avantages de la technologie du ruban de carrelage est ses similitudes avec une approche de fabrication de module demi-cellule conventionnelle», a déclaré Venkataramana. «Les deux technologies adoptent la philosophie de la connexion des cellules via des jeux de barres avec un ruban. Alors que Jinko adopte cette nouvelle technologie, nous avons l'intention de rester flexibles pour embrasser l'innovation dans un paysage technologique en évolution rapide. »

Modules de bardeaux de la série P de SunPower

Les vrais modules de bardeaux n'ont pas de jeux de barres visibles et les cellules solaires sont coupées en cinq ou six bandes et connectées avec un adhésif électriquement conducteur. Le module de bardeaux S2 de Seraphim Solar utilise des cellules d'un sixième de coupe en chaînes verticales séparées en trois sections. Les modules de la série P de SunPower utilisent également des chaînes alignées verticalement de cellules de sixième coupe, mais les chaînes de cellules de SunPower couvrent la longueur de l'ensemble du module.

Solaria, quant à elle, positionne ses cellules de cinquième coupe en bandes horizontales. Sharma a déclaré que Solaria a trouvé l'équilibre optimal entre la maximisation de la puissance et de l'efficacité et le maintien d'une production à faible coût avec un cinquième de cellules coupées. Les modules PowerXT de Solaria pour le marché résidentiel sont de 400 W, efficaces à 20,2% et entièrement noirs avec un espacement minimal des cellules. Les modules de bardeaux de la série P de SunPower sont 350 W et 17% efficaces et ont encore moins d’espaces que la gamme de modules de Solaria. La ligne de bardeaux S2 de Seraphim fonctionne à environ 355 W et 19,6% d’efficacité.

Il n'y a aucune raison réelle de conserver les cellules solaires à leur grande taille carrée. En coupant les cellules même juste en deux, les espaces peuvent être éliminés et plus de silicium peut tenir sur un panneau. Les chaînes à cellules bardées peuvent atteindre toute la longueur d'un module sans espace – comme dans la série P de SunPower.

Modules bardeaux PowerXT de Solaria

"Vous éliminez beaucoup de lacunes. C’est pourquoi vous pouvez obtenir plus d’efficacité ou plus de puissance grâce aux bardeaux », a déclaré Sharma. "Vous éliminez également les jeux de barres de la vue. Maintenant, vous avez une surface de silicium beaucoup plus élevée qui est exposée, donc vous collectez plus d'énergie. Partout où vous verriez un jeu de barres, il n'y a pas de photons convertis en électrons à cet endroit. »

En comparaison, les modules de pavage ont toujours des jeux de barres. Les modules en bardeaux utilisent un adhésif électriquement conducteur entre le haut d'une bande de cellules et le bas d'une autre bande. C’est ce qui les lie électriquement et mécaniquement les connecte à leurs chaînes plus longues – les modules de pavage ne l’utilisent pas.

Bien que Solaria ait été un chef de file dans la technologie du bardeau et possède plus de 250 brevets sur la conception, la société n'essaie pas de thésauriser tout le développement de la technologie.

«Nous pensons que l'industrie solaire est une grande industrie. Nous n'essayons pas d'être tout pour tout le monde. Nous n'essayons pas d'être le plus grand fabricant de panneaux au monde », a déclaré Sharma. "Il y a donc une large partie du marché que nous ne desservons pas, afin que nous puissions concéder sous licence notre technologie, ce que nous avons fait à environ une demi-douzaine d'entreprises."

Et entre-temps, Solaria a déjà déplacé la R&D vers ce qui est au-delà du zona: les modules de jonction en tandem.

«Si vous prenez du recul, les panneaux solaires deviennent plus efficaces, plus économiques et plus fiables. La technologie est assez impressionnante maintenant », a déclaré Sharma. «Les autres technologies énergétiques, en particulier les combustibles fossiles, ne pourront pas rivaliser. Les semi-conducteurs vont reprendre l'énergie comme ils ont repris l'informatique et les téléphones portables. C’est juste une meilleure technologie avec beaucoup plus de leviers à tirer pour améliorer l’efficacité, les coûts et les rendements de l’énergie solaire. »

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