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Les panneaux photovoltaïques sont l'élément central des modules de cellules solaires. Dans la production de panneaux solaires, il existe deux types courants de panneaux : les panneaux à cellules entières et les panneaux à demi-cellules.
Les panneaux à cellules entières désignent des panneaux fabriqués à partir de silicium monocristallin. Leur processus de fabrication est relativement simple, ce qui les rend relativement peu coûteux.
Les panneaux à demi-cellules consistent à couper le silicium monocristallin en deux moitiés, puis à connecter les deux moitiés pour former des panneaux.
Prenons l'exemple des panneaux 210 courants. Lors de la fabrication, la tige de silicium est d'abord découpée en carrés de 210 mm x 210 mm, qui sont ensuite coupés en deux pour générer deux panneaux à demi-cellules de 210 mm x 105 mm. Les panneaux à demi-cellules présentent les caractéristiques suivantes :
L'utilisation de panneaux à demi-cellules de 210 mm permet de réduire le gaspillage de matériau silicium et d'améliorer l'efficacité de production ainsi que la performance environnementale des modules de cellules photovoltaïques.
Les panneaux à demi-cellules démontrent une excellente stabilité thermique et une résistance au PID, ce qui prolonge la durée de vie des modules de cellules photovoltaïques.
Comparativement, les panneaux à demi-cellules ont des coûts de fabrication plus élevés. Dans certains scénarios d'application particuliers, comme un espace de toit limité ou des zones d'installation au sol restreintes, les panneaux à demi-cellules présentent plus d'avantages que les panneaux à cellules complètes en raison de leur taille plus réduite, ce qui s'adapte mieux aux contraintes spatiales.
La technologie des demi-cellules consiste essentiellement à couper un panneau solaire conventionnel en deux moitiés. Contrairement aux modules photovoltaïques courants de 60 ou 72 cellules, les modules à demi-cellules sont composés de 120 ou 144 demi-cellules tout en conservant la même conception et les mêmes dimensions que les modules conventionnels.
La technologie des panneaux à demi-cellules emploie généralement des méthodes de découpe au laser, consistant à couper des panneaux de taille standard en deux demi-cellules égales le long d'une direction perpendiculaire aux lignes de grille principales, suivies d'un soudage et d'une connexion en série.
Comme pour les modules conventionnels, l'encapsulation des demi-cellules utilise également du verre trempé, de l'EVA et une feuille arrière. Les panneaux solaires conventionnels contiennent généralement 60 cellules solaires connectées en série de 0,5 à 0,6 V. La tension augmente en série, de sorte que les modules de 60 cellules ont une tension de fonctionnement de 30 à 35 V. Si les demi-cellules sont connectées comme dans les modules standard, elles produiront la moitié du courant et le double de la tension, avec une résistance inchangée.
Pour garantir que la tension et le courant de sortie globaux correspondent à ceux des modules conventionnels, les modules de panneaux à demi-cellules adoptent généralement une conception de structure série-parallèle, mettant efficacement en parallèle deux modules plus petits.
Cela signifie que la tension en circuit ouvert d'une demi-cellule est la même que celle d'une cellule complète. Le nombre de demi-cellules est doublé et divisé en deux parties. Chaque partie comporte le même nombre de cellules qu'un module à cellules complètes, et la connexion en parallèle des deux parties aboutit à une tension identique à celle de chaque partie individuelle, de sorte que la tension de sortie totale reste la même que celle d'un panneau à cellules complètes.
Étant donné qu'une demi-cellule ne représente que la moitié de la taille d'une cellule conventionnelle, son courant est également réduit de moitié. En concevant le panneau en deux parties parallèles, le courant de sortie est ramené à celui d'un panneau à cellules complètes.
La résistance d'une demi-cellule ne représente que la moitié de celle d'une cellule complète, de sorte que la résistance de chaque partie en parallèle est également la moitié de celle d'un module complet. En remettant en parallèle les deux parties, dont la résistance ne représente que la moitié de celle du module complet, on obtient une résistance totale du circuit qui ne représente qu'un quart de celle d'un panneau à cellules complètes.