بایفیشیال دقیقاً چیست؟
در ماژول بایفیشیال، سلول خورشیدی علاوه بر سطح جلو، از سمت پشت نیز نسبت به فوتونهای رسیده حساس است. سطح جلو عمدتاً تابش مستقیم و پخشیده آسمان را دریافت میکند و سطح پشت از تابش بازتابیده از زمین، سازه، سقف یا سطوح اطراف بهره میگیرد. به همین دلیل «توان نامی روی برچسب» معمولاً بر مبنای تابش سمت جلو در شرایط STC بیان میشود، در حالی که انرژی اضافی سمت پشت در سطح سیستم و با توجه به هندسه نصب محاسبه میشود.
چرا bifacial gain یک عدد ثابت نیست؟
افزایش تولید سمت پشت تابعی از آلبدو سطح، ارتفاع ماژول از زمین، فاصله ردیفها، زاویه نصب، نسبت سطح پوشیدهشده، میزان سایه سازه و ردیفهای مجاور و سهم تابش پخشیده است. مطالعات NREL نشان دادهاند که در آرایشهای زمینی معمول با آلبدوی پایین، gain میتواند تکرقمی باشد، اما با آلبدوی بالاتر و ارتفاع مناسب، افزایش انرژی بهمراتب بیشتر میشود. بنابراین ادعاهای 10 تا 20 درصد یا بالاتر باید بهعنوان نتیجه وابسته به سایت و طراحی دیده شوند، نه تضمین ثابت برای هر پروژه.
فناوری N-type و TOPCon چه تفاوتی ایجاد میکند؟
در سلولهای TOPCon، تماس الکتریکی از طریق یک ساختار «passivated contact» انجام میشود: یک لایه بسیار نازک اکسید سیلیسیم بین ویفر و لایه سیلیکون پلیکریستال دوپشده قرار میگیرد. هدف این ساختار کاهش بازترکیب حاملها در ناحیه تماس و در عین حال امکان انتقال انتخابی حامل است. پژوهشهای صنعتی روی i‑TOPCon نشان دادهاند که این معماری میتواند به ولتاژ مدار باز و راندمان بالا برسد و با فرایندهای تولید صنعتی مبتنی بر سیلیکون کریستالی سازگار بماند.
مطالعه موردی: Trina Solar Vertex N NEG21C.20 در رده 710W
دیتاشیت رسمی Trina Solar برای نسخه 2024 این ماژول بازه توان 695 تا 720 وات را پوشش میدهد. در bin معادل 710 وات، راندمان ماژول 22.9% اعلام شده و پارامترهای DC در STC به شکل زیر است:
| پارامتر | Trina NEG21C.20 — 710W |
|---|---|
| فناوری سلول | N-type i-TOPCon monocrystalline |
| ساختار | Bifacial Dual Glass |
| تعداد سلول | 132 |
| Pmax در STC | 710 W |
| راندمان ماژول | 22.9% |
| Vmp / Imp | 40.9 V / 17.36 A |
| Voc / Isc | 49.0 V / 18.40 A |
| Pmax در NOCT | 543 W |
| توان در BNPI | 787 W |
| Bifaciality | 80 ± 5% |
| ضریب دمای Pmax | −0.29%/°C |
| ابعاد | 2384 × 1303 × 33 mm |
| وزن | 38.3 kg |
| حداکثر ولتاژ سیستم | 1500 V DC |
| جعبه اتصال | IP68 |
BNPI و توان مؤثر سمت پشت چگونه تفسیر میشود؟
در دیتاشیت، Trina علاوه بر STC و NOCT، مقدار BNPI را نیز درج کرده است. برای bin 710W، توان BNPI برابر 787W است. این عدد تحت شرایط آزمون تعریفشده شامل 1000 W/m² در جلو و 135 W/m² در پشت اندازهگیری شده و نباید با تولید واقعی سالانه اشتباه گرفته شود. تولید واقعی سمت پشت به شرایط میدان بستگی دارد و باید با مدلهای bifacial مانند ابزارهای ray-tracing یا نرمافزارهای معتبر شبیهسازی شود.
ضریب دمای پایینتر چرا مهم است؟
توان ماژولهای سیلیکونی با افزایش دمای سلول کاهش مییابد. ضریب دمای Pmax برابر −0.29%/°C در این خانواده به این معناست که افزایش دما نسبت به شرایط مرجع، افت توان را بهصورت خطی تقریبی افزایش میدهد. در اقلیمهای گرم، ضریب دمای کمتر از نظر عدد مطلق میتواند بخشی از افت عملکرد را کاهش دهد؛ البته دمای واقعی سلول تابع تابش، باد، فاصله از سطح نصب و طراحی حرارتی است.
Dual-glass چه مزیتی دارد؟
استفاده از شیشه در هر دو سمت، ساختار ماژول را برای کارکرد بایفیشیال مناسب میکند و حفاظت محیطی بیشتری برای سلول و encapsulant ایجاد میکند. Trina در دیتاشیت NEG21C.20 مقاومت در برابر salt mist، ammonia، sand/dust، PID، LID و LeTID را ذکر میکند. در عین حال، وزن 38.3 کیلوگرمی و ابعاد بزرگ ماژول نیازمند توجه جدی به حمل، نصب، ظرفیت سازه و ارگونومی اجراست.
توان 700W+ چگونه هزینه سیستم را کاهش میدهد؟
اگر ظرفیت پروژه ثابت باشد، توان بیشتر هر ماژول میتواند تعداد ماژول، کانکتورها، بخشی از کابلکشی DC، تعداد نقاط نصب و عملیات مونتاژ را کاهش دهد. Trina برای خانواده Vertex N 700W+ کاهش 2 تا 6 درصدی BOS/LCOE را در برخی سناریوها مطرح میکند. این مقدار یک نتیجه عمومی برای همه پروژهها نیست و باید با طراحی string، ظرفیت اینورتر، ILR، محدودیت جریان ورودی و هزینههای محلی بررسی شود.
نکته بسیار مهم: سازگاری با اینورتر
ماژولهای 700W+ جریان کاری بالایی دارند. برای bin 710W، Imp حدود 17.36A و Isc حدود 18.40A است. بنابراین اینورتر باید از نظر حداکثر جریان هر ورودی/MPPT، جریان اتصال کوتاه مجاز، محدوده ولتاژ MPPT و تعداد ماژول در رشته با آرایه سازگار باشد. انتخاب اینورتر تنها بر اساس توان AC اشتباه است.
روند نسل بعد: Vertex N G3
در نسلهای جدیدتر Trina، سری Vertex N G3 با فناوری n-type i‑TOPCon Ultra در برخی بازارها تا 760W و راندمان 24.5% معرفی شده است. صفحه رسمی اروپایی این سری bifaciality حدود 85% و نرخ افت سالانه 0.35% را برای مدل معرفیشده اعلام میکند. این روند نشان میدهد که رقابت فناوری از صرفاً «افزایش وات» به سمت راندمان، bifaciality، رفتار حرارتی و کاهش degradation حرکت کرده است.
چه زمانی بایفیشیال انتخاب خوبی نیست؟
- وقتی پشت ماژول تقریباً کاملاً مسدود یا بسیار نزدیک به سطح تیره باشد.
- وقتی ردیفبندی باعث self-shading شدید سمت پشت شود.
- وقتی سازه یا هزینه نصب خاص، مزیت انرژی اضافی را خنثی کند.
- وقتی شبیهسازی با آلبدوی واقعبینانه انجام نشده و gain خوشبینانه فرض شود.
- وقتی اینورتر با جریان بالای ماژولهای جدید سازگار نباشد.
در ارزیابی اولیه میتوان سناریوهای monofacial/bifacial، آرایش ردیفها، ظرفیت اینورتر و تولید سالانه را مقایسه کرد.
منابع علمی و فنی
- Trina Solar — Vertex N NEG21C.20 Datasheet, 2024.
- Trina Solar — Vertex N 700W+ official product page.
- Trina Solar — Vertex N G3 / i-TOPCon Ultra official page.
- Sun et al., Optimization and Performance of Bifacial Solar Modules, Applied Energy.
- Chen et al., 24.58% industrial i-TOPCon cell, Solar Energy Materials & Solar Cells.
- NREL — bifacial_radiance modeling toolkit.