7.4 Panele wykonane z ogniw połówkowych
Fotowoltaiczne panele połówkowe to nowa technologia wykorzystywana już w produkcji seryjnej. Ogniwo połówkowe o rozmiarze 156x78 \( mm^{2} \) powstaje poprzez podzielenie tradycyjnego ogniwa 156x156 \( mm^{2} \) na pół. Panel połówkowy zbudowany jest z dwukrotnie większej liczby ogniw połówkowych łączonych w łańcuchy, które są połączone równolegle.
Podział ogniwa na pół powoduje zmniejszenie o połowę prądu produkowanego przez pojedyncze ogniwo, przy zachowaniu tego samego napięcia. Zmniejsza też straty na rezystancji wewnątrz ogniwa, a tym samym nie podnosi temperatury pracy ogniwa. Zwiększa to nieznacznie moc generowaną przez panel.
W panelu jest 120 ogniw połówkowych, które połączone są 3 diodami bocznikującymi bypass, dzieląc panel na 6 części po 20 ogniw, pracujących oddzielnie ( Rys. 1 ).
W panelach standardowych z 60 ogniwami również zamontowane są 3 diody bypass, które też obejmują po 20 ogniw ( Rys. 1 ), ale dzielą one taki panel na 3 części.
Diody bocznikujące, bypassy, są połączone w kierunku zaporowym i w sytuacji, gdy dane ogniwo/a nie pracuje (np. z powodu zacienienia) umożliwia przepływ prądu z ominięciem niepracującego ogniwa/ogniw.
Oznacza to, że gdy w panelu standardowym zostaje zacienione jedno ogniwo dioda bypass wyłączy 1/3 panelu, natomiast w panelu z ogniwami połówkowymi zostanie wyłączone tylko 1/6 panelu, co z oczywistego powodu przekłada się pozytywnie na moc wyprodukowaną przez panel.
Pracę panelu przy wyłączeniu jednego ogniwa w panelu standardowym i połówkowym pokazano na Rys. 2.
Jak widać na Rys. 2, ilość produkowanej energii przez panele z ogniwami połówkowymi w niesprzyjających warunkach zacienienia jest wyższa. Straty zostały zminimalizowane o \( 50\% \). Jeszcze większa różnica wystąpi w przypadku zacienienia połowy panelu. Taka sytuacja w naszych warunkach może się zdarzyć, np. z powodu śniegu, na instalacjach dachowych czy naziemnych ustawionych pod kątem. Panel standardowy zostanie wówczas całkowicie wyłączony z produkcji energii elektrycznej, zaś panel z ogniwami połówkowymi będzie pracował z wydajnością \( 50\% \) mocy [1].
Każda litera oznacza część panala składająca się z 20 półogniw. Są one połączone ze sobą szeregowo i równolegle i dodatkowo przez diody bypass. Pozwala to pracować panelowi wydajnie. Panel fotowoltaiczny zbudowany z ogniw połówkowych charakteryzuje się mniejszymi stratami mocy, w porównaniu z panelem standardowym. Moc stracona na oporniku wewnętrznym jednego ogniwa wynosi
a pomnożona przez 60 ogniw w standardowym panelu wynosi
Straty na ogniwie w panelu połówkowym równają się
co pomnożone przez 120 ogniw daje \( 15\cdot R\cdot I^{2} \), czyli są one 4 razy mniejsze. Powoduje to w konsekwencji niższą temperaturę pracy panelu i jego większą wydajność [2].