تکنولوژی Half-Cell و مزایای استفاده از آن در پنل های خورشیدی

به زبان ساده‌تر، فرض کنید یک پنل خورشیدی معمولی دارای ۶۰ سلول است که همه به صورت سری متصل شده‌اند. حال اگر همین پنل را با فناوری نیم سلولی بسازیم، ۱۲۰ نیم‌سلول خواهیم داشت که به دو بخش ۶۰ تایی تقسیم می‌شوند و هر بخش به صورت موازی با دیگری قرار می‌گیرد. در این حالت، جریان خروجی هر رشته (هر بخش ۶۰ نیم‌سلولی) نصف جریان کل پنل خواهد بود، زیرا جریان تولید شده بین دو مسیر موازی تقسیم می‌شود.

 از آنجا که تلفات انرژی (به ویژه تلفات اهمی) به طور مستقیم با مجذور جریان رابطه دارد، با نصف شدن جریان، تلفات داخلی تا یک چهارم کاهش می‌یابد. این کاهش تلفات، باعث افزایش توان خروجی پنل خورشیدی و بهبود راندمان تبدیل انرژی می‌شود. به طور کلی، پنل های خورشیدی نیم سلولی معمولاً بازدهی 3 تا 5 درصد بالاتری نسبت به پنل‌های سلول کامل دارند و توان خروجی بیشتری تولید می‌کنند. این ویژگی به طور مستقیم در بهبود عملکرد و تولید انرژی موثر است و باعث می‌شود پنل‌ها در شرایط عملیاتی مختلف، عملکرد پایدارتری داشته باشند.

کاهش دمای عملکرد پنل

علاوه بر افزایش راندمان، کاهش تلفات داخلی در پنل های خورشیدی نیم سلولی تأثیر مستقیمی بر دمای کاری پنل و جعبه اتصال (junction box) دارد. تلفات انرژی به صورت گرما در مدار داخلی پنل ظاهر می‌شود و هرچه این تلفات کمتر باشد، گرمای تولیدشده نیز کاهش می‌یابد. در فناوری نیم سلولی، به دلیل تقسیم جریان و کاهش تلفات اهمی، گرمای کمتری در مسیرهای الکتریکی و اتصالات داخلی ایجاد می‌شود. این موضوع باعث می‌شود دمای عملیاتی پنل های خورشیدی هافسل یا نیم سلولی به طور متوسط بین 1.6 تا 2 درجه سانتی‌گراد کمتر از پنل های معمولی باشد.

کاهش دمای کاری نه تنها موجب افزایش راندمان تبدیل انرژی می‌شود، بلکه نقش مهمی در افزایش طول عمر پنل خورشیدی ایفا می‌کند. دمای بالا می‌تواند منجر به تسریع فرایندهای تخریب مواد، کاهش کارایی سلول‌ها و حتی آسیب به اجزای الکتریکی مانند دیودهای بای‌پس و جعبه اتصال شود. با پایین‌تر نگه داشتن دمای پنل خورشیدی، احتمال بروز مشکلاتی مانند ایجاد نقاط داغ (hot spots) و فرسودگی اتصالات کاهش می‌یابد. در نتیجه، پنل های نیم سلولی نه تنها در کوتاه‌مدت بازدهی بالاتری دارند، بلکه در بلندمدت نیز پایداری و طول عمر بیشتری از خود نشان می‌دهند و سرمایه‌گذاری بر روی این فناوری را مقرون به صرفه‌تر می‌کنند.

تأثیر سایه اندازی کمتر

یکی از مزایای بارز فناوری نیم سلولی در پنل های خورشیدی، مقاومت بیشتر در برابر سایه است. در پنل های نیم سلولی، سلول‌ها به صورت دو بخش مجزا به صورت موازی سیم‌کشی می‌شوند و تعداد رشته‌های سلولی دو برابر پنل‌های معمولی است. این ساختار باعث می‌شود که اگر بخشی از پنل در سایه قرار گیرد، تنها بخشی از تولید انرژی کاهش یابد و بخش دیگر همچنان به تولید انرژی ادامه دهد. به عنوان مثال، در پنل‌های معمولی با سه رشته سلولی، سایه روی یک سلول می‌تواند تا 33 درصد از توان کل را کاهش دهد، اما در پنل های نیم سلولی با شش رشته، این کاهش تنها حدود 16 درصد خواهد بود .

همچنین، وجود دیودهای بای‌پس در هر رشته باعث می‌شود که اثر سایه به حداقل برسد و خطر ایجاد نقاط داغ (hot spot)  و آسیب به پنل خورشیدی نیز کاهش یابد. این ویژگی به ویژه در محیط‌هایی با احتمال سایه اندازی (مانند وجود برگ، فضولات پرندگان یا برف) اهمیت بالایی دارد و عملکرد مطمئن‌تر و پایدارتری را برای سیستم خورشیدی تضمین می‌کند.

شرکت مانا انرژی پاک با بهره‌گیری از فناوری پیشرفته نیم سلولی (Half-Cell) در تولید انواع پنل های خورشیدی خود، گامی مؤثر در بهبود راندمان و کاهش تلفات انرژی برداشته است. این فناوری در کنار کاهش دمای کاری پنل و جعبه اتصال، که به افزایش طول عمر و پایداری پنل کمک می‌کند، باعث شده است مانا انرژی پاک بتواند محصولات با کیفیت و بازدهی بالا را به بازار عرضه کند و نقش مؤثری در توسعه انرژی های تجدیدپذیر و کاهش اثرات زیست‌محیطی در کشور ایفا نماید.

چالش‌ها و محدودیت‌های کاربرد فناوری نیم سلولی در پنل خورشیدی

فناوری هافسل در پنل های خورشیدی با وجود مزایای قابل توجهی که در بهبود راندمان، کاهش تلفات انرژی و عملکرد بهتر در شرایط سایه اندازی دارد، با چالش‌ها و محدودیت‌هایی نیز همراه است که باید در فرآیند تولید و کاربرد آن مد نظر قرار گیرد. یکی از مهم‌ترین موانع، پیچیدگی و هزینه بالاتر تولید است؛ زیرا ساخت پنل های هافسل یا نیم سلولی، نیازمند تجهیزات پیشرفته‌تر و تعداد اتصالات لحیمی بیشتر نسبت به پنل های سلول کامل (Full-Cell) است که سرمایه‌گذاری اولیه تولیدکنندگان و قیمت نهایی پنل‌ها را حدود 0.6 تا 1.2 درصد  افزایش می‌دهد.

همچنین، افزایش تعداد اتصالات لحیمی احتمال بروز مشکلاتی مانند اتصالات ناقص یا معیوب را ممکن است بیشتر نماید که می‌تواند بر عملکرد و دوام پنل تأثیر منفی داشته باشد. علاوه بر این، تقسیم سلول‌ها به ابعاد کوچکتر، باعث افزایش لبه‌های برش و در نتیجه احتمال ایجاد ریزترک‌ها (microcracks) می‌شود که در طول زمان ممکن است به کاهش عمر مفید پنل منجر شود.

علاوه بر این، برش سلول های خورشیدی به دو نیمه باعث ایجاد لبه‌های بدون پوشش (unpassivated edges)  می‌شود که ممکن است منجر به افزایش تلفات در محل برش و کاهش کیفیت سلول شود.

از سوی دیگر، فناوری نیم سلولی عمدتاً برای سلول های خورشیدی سیلیکونی با ساختار کریستالی کاربرد دارند، و در نسل های دیگر از سلول به دلیل محدودیت های مکانیکی کمتر استفاده می شوند.

در مجموع، اگرچه فناوری نیم‌سلولی با بهبودهای چشمگیر در کارایی و تحمل سایه اندازی همراه است، اما هزینه‌های بالاتر تولید، ریسک افزایش احتمال عیوب ساختاری، از جمله محدودیت‌های مهم آن به شمار می‌روند که باید با مدیریت دقیق فرآیندهای تولید و کنترل کیفیت به حداقل برسند تا مزایای این فناوری به‌طور کامل محقق شود.

آینده فناوری نیم سلولی در صنعت فتولتائیک

فناوری نیم سلولی در صنعت فتولتائیک با توجه به مزایای متعدد و موثری که به آنها اشاره کردیم، آینده‌ای بسیار روشن و رو به رشد دارد؛ که با توجه به روندهای جهانی در افزایش تقاضا برای پنل های خورشیدی با راندمان بالا و دوام بیشتر، انتظار می‌رود سهم قابل توجهی از بازار جهانی را به خود اختصاص دهد. بازار جهانی پنل های نیم‌سلولی در سال ۲۰۲۵ حدود ۵.۶ میلیارد دلار ارزش‌گذاری شده و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۳ با نرخ رشد مرکب سالانه (CAGR) حدود ۱۶.۵ درصد به بیش از ۲۱ میلیارد دلار برسد. این رشد چشمگیر ناشی از مزایای فنی این فناوری مانند افزایش راندمان، کاهش تلفات انرژی، بهبود عملکرد در شرایط سایه و مقاومت بیشتر در برابر دمای بالا است که آن را به گزینه‌ای محبوب در کاربردهای مسکونی، تجاری و صنعتی تبدیل کرده است.

استفاده از فناوری هافسل در پنل های خورشیدی برند مانا انرژی پاک

شرکت مانا انرژی پاک در تولید انواع پنل های خورشیدی، از فناوری پیشرفته نیم سلولی بهره می‌برد که به منظور افزایش کارایی و کاهش تلفات انرژی طراحی شده است. این نوآوری نه تنها به بهبود عملکرد پنل‌ها کمک می‌کند، بلکه نشان‌دهنده تعهد این برند به کیفیت و نوآوری در صنعت انرژی‌های تجدیدپذیر است.