द्विवर्षीय सौर पैनलों में वृद्धि हुई विद्युत उत्पादन क्षमता देते हैं

से: 9 मई, 2018, लेखों में प्रकाशित: माइक रीक्रॉफ्ट, ईई पब्लिशर्स द्वारा एनर्जाइज़

सौर मॉड्यूल के रिवर्स साइड पर परावर्तित और विसरित विकिरण प्रमुख दक्षता सुधार के बिना सौर मॉड्यूल के बिजली उत्पादन को बढ़ा सकते हैं।

ऐतिहासिक रूप से, बिफासियल (बीएफ) सौर कोशिकाओं को एकीकृत पीवी अनुप्रयोगों के निर्माण पर लक्षित किया गया था या उन क्षेत्रों में जहां उपलब्ध सौर ऊर्जा का बहुत अधिक प्रसार होता है, जो जमीन और आस-पास की वस्तुओं को उछाल देता है, यानी चरम अक्षांश और हिम off प्रवण क्षेत्र। हालांकि, हाल के वर्षों में मानक स्क्रीन-मुद्रित सौर कोशिकाओं और सोलर ग्लास की लागत में महत्वपूर्ण कमी से पठनीय शिखर क्षमता के संयोजन ने दोहरे ग्लास (डीजी) एन्कैप्सुलेशन व्यवहार्य का उपयोग किया है, जो बिफासियल सौर मॉड्यूल को वापस स्पॉटलाइट में धकेल दिया है [2]। ।

बीएफ तकनीक का उद्देश्य सौर मॉड्यूल या पैनल की दक्षता को बढ़ाना नहीं है, बल्कि प्रति मॉड्यूल अधिक सौर ऊर्जा पर कब्जा करना है। जमीन की सतह की परावर्तनता, जमीन से ऊपर की ऊंचाई, झुकाव कोण और कई अन्य जैसे कारकों के आधार पर, 30% तक के लाभ का अनुमान लगाया जाता है। मॉड्यूल द्वारा प्राप्त विकिरण में कई घटक होते हैं:

1. सूर्य से प्रत्यक्ष विकिरण।

2. अप्रत्यक्ष वायु कणों, बादलों और अन्य के कारण विकिरण फैलाना।

3. सौर मॉड्यूल के करीब सतहों से परावर्तित विकिरण।

आमतौर पर सौर ऊर्जा गणना में परावर्तित विकिरण को ध्यान में नहीं रखा जाता है। विचलन विकिरण माप क्षैतिज विमान के ऊपर विकिरण स्रोतों को संदर्भित करता है। सौर विकिरण को मापने की सामान्य विधि एक पायनोमीटर का उपयोग करती है जो क्षैतिज रूप से घुड़सवार होती है और केवल क्षैतिज विमान के ऊपर विकिरण को मापती है। झुके हुए कॉन्फ़िगरेशन में भी पायरोमीटर माप के विमान के नीचे विकिरण को नहीं मापेगा (चित्र 1 देखें)।

चित्र 1: एक पायरोमीटर के साथ सौर विकिरण का मापन।

डिफ्यूज़ रेडिएशन कुल रेडिएशन की पर्याप्त मात्रा में योगदान दे सकता है, लेकिन इसमें से अधिकांश को झुके हुए या क्षैतिज रूप से माउंट किए गए मॉड्यूल में कैप्चर नहीं किया जाएगा। मॉड्यूल को झुकाने से प्रत्यक्ष विकिरण की तीव्रता बढ़ जाती है लेकिन अप्रत्यक्ष विकिरण के एक बड़े हिस्से को बंद कर देता है। डिफ्यूज़ रेडिएशन प्रकृति में आइसोप्ट्रोपिक है, अर्थात इसमें स्रोत का एक समान मूल्य होता है, जबकि परावर्तित विकिरण सौर सरणी के चारों ओर की सतह, सरणी के कोण और अन्य कारकों पर निर्भर करेगा। सामने के पैनल को प्रत्यक्ष और फैलाना दोनों विकिरण प्राप्त होंगे, यह अनुपात पैनल के झुकाव कोण के आधार पर होता है।

मॉड्यूल के पीछे की ओर दो स्रोतों से प्रकाश प्राप्त होगा:

·          फील्ड स्कैटर के पास: परावर्तित और विसरित विकिरण।

·          डिफ्यूज रेडिएशन: गैर-परावर्तित विकिरण सीधे फैलने वाले स्रोतों से।

विभिन्न सतहें अलग-अलग दरों पर प्रकाश को दर्शाती हैं और परावर्तक गुण एल्बिडो कारक द्वारा वर्णित हैं। अल्बेडो एक गैर-चमकदार सतह की प्रतिबिंबितता का वर्णन करता है - यह सतह से परावर्तित प्रकाश और आकस्मिक विकिरण के बीच के अनुपात से निर्धारित होता है। मापा एबेडो के कुछ मूल्यों के लिए तालिका 1 देखें [2]

फैलाने वाले प्रकाश का अनुपात प्रत्यक्ष प्रकाश की स्थिति के साथ अलग-अलग होगा। क्लाउड के कारण कम चमक के कारण फैलने वाली रोशनी का प्रतिशत सनी परिस्थितियों के मुकाबले अधिक होगा और मोनोफेशियल पीवी की तुलना में लाभ इसलिए सनी की स्थिति से कम हो सकता है [5]।

BF मॉड्यूल्स का निर्माण

कोशिका निर्माण

मोनोफेशियल पीवी कोशिकाओं का निर्माण आमतौर पर कोशिका के पीछे के भाग पर एक परावर्तक परत के साथ किया जाता है ताकि सामने की सतह पर गिरने वाले प्रकाश के बेहतर अवशोषण की अनुमति मिल सके। फोटॉन जो सामने की परत में अवशोषित नहीं होते हैं, उन्हें रिटर्न ट्रिप पर अवशोषित किया जा सकता है, जिससे सेल की दक्षता बढ़ जाती है। इसका मतलब यह है कि सामान्य से विपरीत दिशा में यात्रा करने वाले फोटोन बिजली उत्पन्न कर सकते हैं और यदि बैक फेस पर गिरने वाले फोटॉन को सेल में प्रवेश करने की अनुमति दी जा सकती है, तो वे बिजली उत्पन्न करने के लिए प्रभावी रूप से उपयोग किए जा सकते हैं। यह आंशिक रूप से परावर्तक परत को हटाने के द्वारा प्राप्त किया जाता है, जो एक कंडक्टर के रूप में भी कार्य करता है (चित्र 2 देखें)।

अंजीर। 2: पैनल [3] के रियर पर प्रतिबिंबित प्रकाश।

कोशिका के पीछे प्रवाहकीय परत को कम करने से प्रतिरोध बढ़ जाता है और इसके लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए सामने की तुलना में कक्ष के पीछे अधिक कंडक्टर की आवश्यकता होती है। यह विकिरण को उपलब्ध सेल के पीछे के क्षेत्र को कम करता है।

पीवी सेल के विभिन्न प्रकार के निर्माण दिखाए गए की तुलना में अधिक जटिल हैं और रूपांतरण काफी सरल नहीं है। BF सेल बनाने के लिए अन्य चरणों की आवश्यकता होती है जो कुशलता से काम करता है। कई डिजाइन सामने आए हैं जो बीएफ सिद्धांत का उपयोग करते हैं। अधिकांश में मौजूदा कोशिकाओं का संशोधन शामिल है, लेकिन कई ऐसे हैं जिन्हें विशेष रूप से BF कोशिकाओं के रूप में डिज़ाइन किया गया है।

बाजार में दो प्रकार के बिफासियल सेल निर्माण आम उपयोग में हैं: विषमता और निष्क्रिय एमिटर रियर सेल (पीईआरसी)। हेटेरोजंक्शन कोशिकाएं मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का उपयोग करती हैं जबकि पीईआरसी सेल मोनो और पॉलीक्रिस्टलाइन दोनों सिलिकॉन संस्करणों में उपलब्ध है। बिफासियल कोशिकाएं निर्माण के लिए अधिक जटिल होती हैं और यह मॉड्यूल की लागत में जोड़ता है।

रियर रोशनी की दक्षता सामने की रोशनी की तुलना में कम है, जैसा कि तालिका 2 में दिखाया गया है। यह काफी हद तक सामने की तुलना में सेल के पीछे कंडक्टरों द्वारा कब्जा किए गए क्षेत्र में वृद्धि के कारण है।

मॉड्यूल निर्माण

मोनोफेशियल (एमएफ) क्रिस्टलीय सिलिकॉन पैनल आमतौर पर रियर में अपारदर्शी एन्कैप्सुलेंट में संलग्न होते हैं, लेकिन इस पद्धति का उपयोग बीएफ सिस्टम के साथ नहीं किया जा सकता है। मॉड्यूल में पारदर्शी पीठ और सामने की सतह होनी चाहिए जो यांत्रिक शक्ति प्रदान करती है। इसके अलावा, कोशिकाओं को सुरक्षात्मक सामग्री की एक परत में संलग्न किया जाना चाहिए। अपनाया गया सबसे आम विन्यास फोटोवोल्टिक ग्लास की एक दोहरी परत है जो कोशिकाओं को घेरता है जो एक सुरक्षात्मक बहुलक सामग्री में संलग्न हैं।

या तो एक यूवी-प्रतिरोधी पारदर्शी बैकशीट सामग्री या सौर ग्लास की एक अतिरिक्त परत के लिए आवश्यक है कि प्रकाश को एक द्विपदीय सेल के पीछे चमकने की अनुमति दी जाए। ज्यादातर मामलों में, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है, निर्माता ग्लास-ऑन-ग्लास पैकेज का विकल्प चुनते हैं जो आमतौर पर ग्लास-ऑन-फिल्म विकल्पों की तुलना में फ़ील्ड स्थायित्व में सुधार करता है। ग्लास-ऑन-ग्लास पैकेज अधिक कठोर है, जो परिवहन, हैंडलिंग और स्थापना के दौरान कोशिकाओं पर यांत्रिक तनाव को कम करता है, साथ ही साथ पर्यावरणीय स्थितियों जैसे हवा या बर्फ के कारण तनाव। कॉन्फ़िगरेशन भी पानी के लिए कम पारगम्य है, जो वार्षिक गिरावट दर को कम कर सकता है। बिफासियल मॉड्यूल फ्रेमलेस हैं। एल्युमीनियम फ्रेम को खत्म करने से संभावित रूप से प्रेरित गिरावट (PID) [3] के अवसर कम हो जाते हैं।

अंजीर। 3: मोनो-चेहरे और द्वि-चेहरे पीवी कोशिकाओं के बीच अंतर।

दोहरी ग्लास (DG) माउंटिंग के कई फायदे हैं:

·          माइक्रोक्रैकिंग, प्रदूषण और नमी के क्षरण में कमी।

·          कम सेल तापमान।

·          कोई भी संभावित प्रेरित गिरावट नहीं है क्योंकि अर्थिंग की आवश्यकता नहीं है।

·          कम गिरावट की दर।

·          उच्च लौप्रूफ रेटिंग।

·          उच्च यांत्रिक शक्ति और कम फ्लेक्सिंग।

बाजार के उत्पाद

तालिका 3 इस समय बाजार में उपलब्ध कुछ BF सिस्टम को उनकी विशेषताओं के साथ सूचीबद्ध करती है।

सुधार का पैमाना

उद्योग में BF सौर मॉड्यूल की विशेषताओं का वर्णन करने के लिए कई मापदंडों का उपयोग किया जाता है।

द्विभाषी कारक

यह पीछे की ओर और सामने की तरफ की क्षमता के बीच का अनुपात है, या मानक परीक्षण की शर्तों के तहत मापा गया रियर पावर के सामने का अनुपात है।

द्विपद लाभ

यह मानक परीक्षण स्थितियों में मॉड्यूल के सामने की शक्ति की तुलना में मॉड्यूल के पीछे से प्राप्त अतिरिक्त शक्ति है। द्विभाजक लाभ बढ़ते (संरचना, ऊंचाई, झुकाव कोण और अन्य) और जमीन की सतह के अल्बेडो पर निर्भर करता है।

चित्र 4: एक दोहरी ग्लास BF मॉड्यूल का निर्माण।

द्विपद लाभ = ( 𝑌𝐵𝑖 - ac ) / =

कहा पे:

YB _i = बीएफ मॉड्यूल से शक्ति।

वाईएम _ओ = समान स्थितियों के तहत एमएफ मॉड्यूल से शक्ति।

albedo

यह एक सतह से घटना प्रकाश तक परिलक्षित प्रकाश का अनुपात है और विभिन्न सतह प्रकारों के साथ भिन्न होता है।

चित्र 5: बीएफ लाभ पर ऊंचाई का प्रभाव। एल्बेडो 80%, पंक्ति पिच 2,5 मीटर [4]।

ग्राउंड कवरेज अनुपात

यह पीवी मॉड्यूल्स द्वारा कवर किए गए कुल ग्राउंड एरिया में ग्राउंड एरिया का अनुपात है। यह अनुपात परावर्तित प्रकाश पर प्रभाव डालता है और बीएफ पैनल के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है।

बीएफ मॉड्यूल की इष्टतम बढ़ते

चूंकि बिफासियल मॉड्यूल दोनों पक्षों से सौर विकिरण को अवशोषित करते हैं, इसलिए वे विभिन्न प्रकार के झुकाव और स्थापना विकल्पों की अनुमति देते हैं और ऊंचा जमीन, छत, रेगिस्तान और बर्फीले क्षेत्र के प्रतिष्ठानों या पानी के अनुप्रयोगों के लिए आदर्श होते हैं। छत और ग्राउंड-माउंट प्रतिष्ठानों से बैककैटर और प्रतिबिंब को अनुकूलित करने के लिए डिज़ाइन किए गए माउंटिंग सिस्टम अधिक बिखरे या प्रतिबिंबित प्रकाश को पकड़ने के लिए जमीन या छत के ऊपर की संरचना को बढ़ाते हैं।

संरचना ऊंचाई और रिक्ति

जमीन के ऊपर की संरचना को ऊपर उठाने से पैनल के पीछे पहुंचने वाले विकिरण की मात्रा बढ़ जाती है और इसलिए प्रदर्शन और द्विभाषी लाभ में सुधार होता है। पंक्तियों के बीच रिक्ति बढ़ाने से भी द्विभाजक लाभ में सुधार होता है (चित्र 6 देखें)।

अंजीर। 6: खड़ी बीएफ पैनल (Sanyo) पर विकिरण।

लाभ में वृद्धि लगभग 1 मीटर की ऊंचाई पर समतल करने के लिए लगती है। संरचना की ऊंचाई बढ़ाने से छत के माउंट सरणियों पर बहुत स्पष्ट प्रभाव पड़ता है, खासकर जहां फ्लैट छत शामिल हैं। हवा के लोड बढ़ने का खतरा एक समस्या हो सकती है। कई बढ़ते संरचना निर्माताओं ने जमीन और छत दोनों प्रतिष्ठानों के लिए उन्नत संरचनाएं तैयार की हैं।

बढ़ी हुई ऊंचाई के साथ प्राप्त लाभ को खुले शेड-प्रकार की संरचनाओं जैसे कि पार्किंग स्थल और खुली हवा के भंडारण के साथ-साथ मनोरंजन और आतिथ्य क्षेत्रों में अच्छे उपयोग के लिए रखा जा सकता है। पारदर्शी एनसेप्सुलेंट मॉड्यूल के माध्यम से कुछ प्रकाश को फ़िल्टर करने की अनुमति देता है।

ऊर्ध्वाधर रूप से बीएफ पैनल को उन्मुख किया

सबसे दिलचस्प अनुप्रयोगों में से एक बीएफ सरणी से उभरने के लिए एक ऊर्ध्वाधर घुड़सवार सरणी की संभावना है। हाईवे पर ध्वनि और प्रकाश बाधाओं के रूप में ऊर्ध्वाधर रूप से माउंट किए गए बीएफ पैनल प्रभावी रूप से अतीत में उपयोग किए गए हैं। एक लंबवत घुड़सवार पैनल क्षैतिज या झुके हुए पैनल की तुलना में बहुत कम जगह घेरता है। दो विकल्प मौजूद हैं, क्लासिक उत्तर-दक्षिण अभिविन्यास और वैकल्पिक पूर्व-पश्चिम का सामना करना पड़ रहा है।

दिन भर पीवी पीढ़ी के प्रोफाइल के साथ बेहतर मैच की मांग के लिए, एक पूर्व-पश्चिम पैनल ओरिएंटेशन का उपयोग करने का चलन है, जहां सुबह में एक पीक पीक बनाने के लिए आधा पैनल पूर्व की ओर झुका होता है और शेष आधा पश्चिम की ओर झुका होता है। दोपहर में एक और पीढ़ी के शिखर के लिए अनुमति दें (चित्र 7 देखें)। यह डबल-पीक प्रोफ़ाइल बेहतर बिजली के उपयोग से मेल खा सकता है, विशेष रूप से आवासीय और वाणिज्यिक प्रतिष्ठानों के लिए।

चित्र 7: पूर्व-पश्चिम बीएफ मॉड्यूल [5] पर दैनिक विकिरण पैटर्न।

यह अपरंपरागत दृष्टिकोण एक कदम और आगे बढ़ सकता है यदि लंबवत रूप से घुड़सवार पूर्व-पश्चिम का सामना करने वाले बिफेशियल मॉड्यूल का उपयोग किया जाता है, जो एक समकक्ष स्थापना के लिए आवश्यक मॉड्यूल की संख्या को आधा कर देगा। यह कॉन्फ़िगरेशन फिर से दो पीढ़ी की चोटियों का उत्पादन करेगा लेकिन मॉड्यूल में प्रवेश करने वाले अतिरिक्त फैलाने वाले प्रकाश से भी लाभ होगा। बीएफ पैनल मोनोफेशियल पैनल की तुलना में उच्च ऊर्जा उत्पादन प्रदान करने की क्षमता के साथ एक ऊर्ध्वाधर घुड़सवार पूर्व-पश्चिम अभिविन्यास की अनुमति देता है।

उत्तर-दक्षिण अभिविन्यास में, फ्रंट पैनल प्रत्यक्ष और फैलाना विकिरण प्राप्त करता है और पैनल के पीछे फैलता हुआ विकिरण प्राप्त करता है। पूर्व और पश्चिम का सामना करने वाले विपरीत पक्षों के साथ पूर्व-पश्चिम अभिविन्यास में, दोनों पक्ष दिन के अलग-अलग समय पर प्रत्यक्ष और परिलक्षित विकिरण प्राप्त करते हैं (चित्र 7 देखें)। पहली साइट पर, बढ़ते तरीके अकुशल प्रतीत होते हैं, जैसे कि दोपहर के समय, सूरज पैनलों के समकोण पर होता है और कोई आउटपुट नहीं होना चाहिए। महत्वपूर्ण उत्पादन इस तथ्य के कारण है कि सामने और पीछे की दोनों सतहों को फैलाना और परिलक्षित विकिरण की अधिकतम मात्रा प्राप्त हो रही है।

एक मॉड्यूल द्वारा प्राप्त विकिरण पास की वस्तुओं और जमीन की परावर्तकता (एल्बिडो) पर काफी हद तक निर्भर करेगा। यह गर्मियों में दोपहर के आसपास ऊर्ध्वाधर मॉड्यूल के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जब प्रत्यक्ष किरण धूप सबसे तीव्र होती है लेकिन जब सूर्य के कोण का मतलब है कि मॉड्यूल द्वारा प्राप्त प्रत्यक्ष किरण धूप अपेक्षाकृत छोटा है। एक ऊर्ध्वाधर बिफासियल पैनल धूल और बर्फ के संचय को कम करता है और दिन के दौरान दो आउटपुट चोटियों को प्रदान करता है, दूसरी चोटी के साथ चरम बिजली की मांग (चित्र 8 देखें)।

चित्र 8: बढ़ते विकल्पों के बीच तुलना [5]।

अधिक ऊर्जा उत्पादन के कारणों में से एक यह है कि दक्षिण-उन्मुख मॉड्यूल की तुलना में पूर्व-पश्चिम मॉड्यूल का तापमान अधिकतम विकिरण के समय कम होता है। सौर के उच्च भेदन वाले कई नेटवर्कों में मध्याह्न के पीक उत्पादन समय में ऊर्जा का अधिशेष और ऑफ-पीक अवधि के दौरान कमी है। नए पीवी के लिए ऊर्ध्वाधर-पूर्व-पश्चिम अभिविन्यास का उपयोग करके चोटियों को स्थानांतरित करना एक और भी अधिक ऊर्जा उत्पादन वक्र देता है (चित्र 9 देखें)।

भविष्य की संभावनाएं

हालांकि बीएफ मॉड्यूल का उपयोग करने के लिए कई परियोजनाएं हैं, बाजार में बीएफ मॉड्यूल का प्रतिशत इस समय बहुत कम है लेकिन भविष्य में काफी बढ़ने की उम्मीद है क्योंकि अधिक उत्पाद बाजार में आते हैं और अधिक इंस्टॉलेशन किए जाते हैं। उत्पादन में 30% तक का संभावित सुधार दक्षता में वृद्धि के कुछ प्रतिशत अंकों की तुलना में कहीं अधिक आकर्षक होने की उम्मीद है जो प्रौद्योगिकी विकास के साथ प्राप्त हो सकता है।

अंजीर। 9: बीएफ सेल के उपयोग में अपेक्षित वृद्धि [1]।

संदर्भ

[१] टी डलवेबर, एट अल: "बिफासियल पीईआरसी + सौर सेल: औद्योगिक कार्यान्वयन और भविष्य के दृष्टिकोण की स्थिति",     bifiPV2017 कार्यशाला, कोन्स्टान्ज़, अक्टूबर 2017।
[२] डब्ल्यू हरमन: " द्विभाषी पीवी मॉड्यूल और पॉवर लेबलिंग की प्रदर्शन विशेषताएँ" , bifiPV2017 कार्यशाला, कोन्स्टांज़, अक्टूबर २०१erman।
[३] डी ब्रियरली: "बिफासियल पीवी सिस्टम्स", सोलरप्रो पत्रिका अंक १०.२, मार्च / अप्रैल ’17
[४] सोलरवर्ल्ड: " बिफासियल टेक्नोलॉजी के साथ ऊर्जा की अधिकतम पैदावार कैसे करें", व्हाइट पेपर SW9001US 160729
[५] ईपीआरआई: "बिफासियल सोलर पीवी मॉड्यूल", www.epri.com