Stromerzeugungsleistung von LONGis mono- und bifazialen PERC, N-Typ-Bifazial- und multikristallinen schwarzen Siliziummodulen

Um die Energiegewinne von bifazialen PERC-Modulen in verschiedenen Umgebungen zu überprüfen, hat LONGi 2018 in Zusammenarbeit mit führenden Drittbehörden zahlreiche Pilotprojekte durchgeführt. Das Pilotprojekt von TüV Rheinland in Indien untersuchte unter anderem hauptsächlich die Unterschiede zwischen bifazialen PERC-Modulen, multikristallinen schwarzen Siliziummodulen, monofazialen PERC-Modulen und bifazialen N-Typ-Modulen unter Bedingungen mit weißer Kiesoberfläche. Dieses Pilotprojekt hat seit September 2018 mehr als 6 Monate an Daten gesammelt. Das Whitepaper wird auf der Grundlage des Halbjahresberichts des TüV Rheinland-Pilotprojekts in Indien und der Stromerzeugungsdaten eine spezifische Analyse durchführen.

1) Projektinformationen

Das Pilotprojekt befindet sich in Chennai, Ostküste Indiens mit tropischem feuchtem und trockenem Klima. Spezifische Informationen zum Pilotprojekt sind im folgenden Bild dargestellt.

Abbildung 1. Die Standortinformationen des Pilotprojekts in Indien

In diesem Pilotprojekt wurden 2 Module für jeden Typ verwendet und in derselben Reihe mit insgesamt 8 Modulen installiert. Die 4 Modultypen sind: LONGis monofaziales PERC-Modul, LONGis bifaziales PERC-Modul (mit Rahmen), multikristallines schwarzes Siliziummodul der Firma A, bifaziales Modul vom Typ-N der Firma B (ohne Rahmen). Alle Module sind fest mit 15° geneigt und 1 Meter über dem Boden montiert. Alle 4 Bifazial-Module sind mit weißem Kies gepflastert, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

Abbildung 2. Feldfotos des Pilotprojekts in Indien

Tabelle 1. Elektrische Eigenschaften und Abmessungen des Prüflings

Tabelle 2. Entwurfsschema des Pilotprojekts in Indien

Alle im Pilotprojekt in Indien verwendeten Module haben die Tests für Aussehen, EL und elektrische Leistung bestanden. Die Stromerzeugungsdaten jedes Moduls werden vom IV-Mehrkanaltester gelesen. Die vordere Testleistung des Moduls wird zur Berechnung der Leistungserzeugung pro Watt verwendet. Die durchschnittliche Stromerzeugung der beiden Module wird verwendet, um die Stromerzeugungskapazität eines bestimmten Moduls zu analysieren (unter der Voraussetzung, dass der von beiden Modulen erzeugte Strom äquivalent ist). Die Halterung ist mit einem Pyranometer ausgestattet, um die globale Einstrahlung in der Ebene sowie die horizontale, diffuse und hintere Einstrahlung (GPoA, GHor Gd, Grear) zu testen. Auf der Rückseite des Moduls sind drei Pyranometer installiert, um die Einstrahlung in verschiedenen Höhen zu testen (1 m, 1,2 m, 1,4 m). Die Abtastzeit des IV-Mehrkanaltesters und der Pyranometer beträgt 30 Sekunden.

2) Leistung der Stromerzeugung von vier Modulen

Die Stromerzeugung der vier Modultypen von September 2018 bis Februar 2019 ist in Abbildung 3 dargestellt: Im Vergleich zu PERC-Monofazial-Modulen liegen die Stromerzeugungsgewinne der PERC-Bifazial-Module und der N-Bifazial-Module aufgrund der erhöhten rückseitigen Stromerzeugung bei 19,21% bzw. 20,12%. Die N-Bifazial-Module sind um 0,76% geringfügig höher als die P- Typ bifazialen Module, und der Unterschied wird hauptsächlich durch die Kante des Rahmens durch Analyse verursacht, (Die theoretische Berechnung des gerahmten Moduls wird aufgrund der Teilverschattung im Vergleich zum rahmenlosen Modul etwa 1% geringer ausfallen.) wenn die Wirkung des Rahmens beseitigt wird, ist die Stromerzeugungskapazität der beiden im Wesentlichen gleich (das Bifazial-Modul mit Rahmen hat offensichtliche Vorteile in Bezug auf die Langzeitzuverlässigkeit, es wird im folgenden Artikel ausführlich demonstriert). Das multikristalline schwarze Siliziummodul erzeugt 3,05% weniger Leistung als das monofaziale PERC-Modul, was sich aus dem überlegenen Leistungstemperaturkoeffizienten und der geringen Bestrahlungsleistung des monokristallinen PERC-Moduls ergibt. Entsprechend beträgt der Stromerzeugungsgewinn des PERC- und N-Typ-Bifazials im Vergleich zu den multikristallinen Modulen 22,96% und 23,90%. Nach dem Test von TÜV Rhein betragen die Leistungstemperaturkoeffizienten der monofazialen und bifazialen LONGi PERC-Module -0,347%/℃ und -0,363/℃ sowie die multikristallinen schwarzen Siliziummodule 0,400%/℃. Gemäß den monatlichen Daten ist der Stromerzeugungsgewinn im Allgemeinen stabil. Aufgrund des Stromausfalls im Oktober 2018 liegt der Stromerzeugungsgewinn unter dem Normalwert.

Abbildung 3. Monatliche Stromerzeugung aus vier Modulen des Pilotprojekts in Indien

3) Korrelation von Stromerzeugungsgewinn, Rückseitenstrahlung und Streuungsverhältnis

Tabelle 3 zeigt das Verhältnis der durchschnittlichen Bestrahlung, die auf der Rückseite der Bifazial-Module empfangen wurde, zur frontalen Bestrahlung in jedem Monat. Die durchschnittliche Bestrahlungsstärke auf der Rückseite des 6-monatigen indischen Projekts beträgt 25% der Frontalstrahlung. Mit der Bestrahlungsstärkeverstärkung multipliziert man die Bifazial-Rate, um die Stromerzeugungsverstärkung des PERC-Bifazial-Moduls zu schätzen. Es beträgt 18,75% (25% * 75% = 18,75%), was nahe am gemessenen Wert von 19,21% liegt. Es gibt einen gewissen Unterschied in der Bestrahlung der drei Positionen auf der Rückseite. Die Bestrahlung bei 1,4 m ist etwas geringer als der theoretische Trend. Aufgrund der ungenügenden Lage des weißen Kieses im Norden ist der Strahlungswert und der Stromerzeugungsgewinn auf der Rückseite höher.

Tabelle 3. Verhältnis der Rückseite des Pilotprojekts in Indien zur vorderen Bestrahlung [%]

Abbildung 4 zeigt die Korrelation der Leistungserzeugungsverstärkung des PERC-Bifazial-Moduls, die rückseitigen Strahlungsverstärkung und die Streuungsverhältnisse in einem Zeitraum. Es ist ersichtlich, dass die Leistungserzeugungsverstärkung signifikant mit den Daten der Rückseitenstrahlungsverstärkung und dem Streuungsverhältnis korreliert. Je höher das Verhältnis der Sonnenstrahlungsstreuung ist, desto höher ist das Verhältnis der Rückseitenbestrahlung zur Frontalbestrahlung des Moduls und desto höher ist der Stromerzeugungsgewinn des Bifazial-Moduls.

Abbildung 4. Sonnenstreuungsverhältnis, Rückseitenstrahlung und Stromerzeugungsgewinn von PERC-Bifazial-Modulen vom 2. bis 16. September 2018

Ein klarer Tag wurde ausgewählt, um den Unterschied zwischen dem Stromerzeugungsgewinn und dem Streuungs verhältnis in verschiedenen Zeiträumen zu zeigen. Es ist zu erkennen, dass der Stromerzeugungsgewinn der PERC-Bifazial-Module während des Tages relativ stabil ist, da der hohe Streulichtanteil morgens und abends die Kurven der beiden Stromerzeugungsgewinne ansteigen lässt.

Abbildung 5. Erzeugungsgewinn und Streuungsverhältnis von bifazialen PERC-Modulen zu verschiedenen Zeiten eines typischen klaren Tages (14.11.2018)

4) Leistungsverhältnis

In Abbildung 6 sind die Leistungsverhältnis-Werte (PR-Werte) von vier Modulen in 6 Monaten zusammengefasst. Die PR-Werte aller Module liegen über 80%, und sowohl die bifazialen PERC- als auch die bifazialen N-Module von LONGi liegen über 100%. Offensichtliche Effizienzvorteile werden gezeigt.

Abbildung 6. PR-Werte von vier Modulen des Pilotprojekts in Indien (September 2018 - Februar 2019)