Jinko Solar erläutert Vorteile von Halbzellen, Multi-Busbars und bifazialen Modulen

pv magazine: Durch die Teilung von Solarzellen in zwei Hälften und ihre Anordnung im Standard-Modulformat erreicht die neue HC-Serie von Jinko Solar eine Leistungssteigerung von fünf bis zehn Watt bei leicht erhöhten Kosten. Ist das so einfach, wie es sich anhört? Wie kommt die Leistungssteigerung durch die Halbzellen zustande?   

Andrea Viaro: Tatsächlich hat das, was hier wie eine ganz einfache Lösung aussieht, erheblichen Einfluss auf die Performance des Photovoltaik-Moduls. Der Leistungsanstieg ist hauptsächlich auf die Verringerung der Widerstandsverluste zurückzuführen, was durch die Halbierung des Zellenstroms erreicht wird. Auch der sogenannte „Wassertropfen-Effekt“ spielt eine wichtige Rolle, denn der zusätzliche weiße Raum zwischen den Zellen verstärkt Reflexionen innerhalb des Laminats, und verbessert somit die Lichtnutzung der Solarzellen. Das Ergebnis ist, dass HC-Module im Vergleich zur Standardtechnologie einen um eine Klasse höheren Leistungsbereich erreichen können, und sogar zwei Klassen höher, wenn sie mit anderen Zusatzfunktionen kombiniert werden wie der lichtreflektierenden Ribbon-Technologie und der weißen EVA-Schicht zwischen Zelle und Rückseitenfolie.

Welche weiteren Vorteile bieten Halbzell-Module neben der Leistungssteigerung? Sind sie haltbarer, zuverlässiger und anpassungsfähiger für verschiedene Installationen in unterschiedlichen Umgebungsbedingungen?

Unsere Halbzellen-Serie erfüllt die höchsten Qualitätsstandards der gesamten Jinko-Produktion. Die Leistung in Halbzellen-Modulen verbessert sich im Vergleich zu Standardmodulen auch dadurch, dass sie einen besseren Temperaturkoeffizienten haben und sie daher, mehr Energie in heißen Umgebungen erzeugen können. Außerdem verringert die Parallelschaltung von Zellsträngen innerhalb des Moduls signifikant Mismatch-Verluste zum Beispiel aufgrund partieller Verschattung. Auch die Zuverlässigkeit wird positiv beeinflusst durch die Tatsache, dass der niedrigere Zellen-Strangstrom etwas niedrigere Betriebstemperaturen ermöglicht. So wirken sich durch Vermutzung oder Verschattung hervorgerufene Hotspots weniger stark aus. Wir sehen um 20 Grad niedrigere Hot-Spot-Werte.

Jinko Solar verfügt jetzt über Massenproduktionskapazitäten für HC-Module im Gigawatt-Maßstab. Wie viele Änderungen und Anpassungen waren in den Produktionsanlagen des Unternehmens erforderlich, um dies zu erreichen?

In der Tat steigt unsere Produktion und wir gehen davon aus, dass wir bis Ende 2018 eine Kapazität von mehr als drei Gigawatt erreichen werden. Unsere Werkstätten in China, wo Halbzellen hergestellt werden, sind bereits seit Ende 2017 in Betrieb, und unser Werk in Malaysia wird in diesem Quartal den Übergang zu den Linien für unsere Halbzell-Produkte abschließen. Der zusätzliche Arbeitsschritt, bei dem die Solarzellen mit einem Laser geschnitten werden, bevor sie verstringt werden, wurde schon seit vergangenem Jahr eingefügt. Das erforderte eine neue Feinabstimmung der vollständig automatisierten Prozesse und die Implementierung zusätzlicher Qualitätskontrollen. Aber insgesamt hat er sich recht nahtlos in die bestehenden Produktionslinien eingegliedert. Darüber hinaus ist die neue Anlage zur automatisierten Zellverlötung nun die fortschrittlichste am Markt. Sie ist verarbeitet lichtreflektierende Ribbons, die zusammen mit anderen Zusatztechnologien die Modulleistung weiter erhöhen.

Eine weitere Innovation, die wir im Webinar diskutieren werden, ist die Multi-Busbar-Technologie. Können Sie kurz die Entwicklung in diesem Bereich erläutern und erklären, welche Vorteile Multi-Busbar-Produkte bieten?

Multi-Busbar ist eine der Technologien, die für ständig steigende Leistungen in Modulen verantwortlich sind. Wie bereits in der Vergangenheit die Erhöhung von zwei Busbars auf fünf Busbars (5BB) Leistungssteigerungen brachte, wird auch die Multi-Busbar-Technologie signifikante Vorteile auf verschiedenen Ebenen mitbringen: in der Produktion, bei der Moduleffizienz und der Zuverlässigkeit. Abgesehen vom geringeren Serienwiderstand, hat auch der runde Querschnitt des Drahtes, einen ähnlichen Effekt wie unsere Reflektionstechnologie bei flachen Standardbändern. Sie sorgen beide durch Streuung des Lichts auf die Zelloberfläche für eine höhere Absorption. Das Ergebnis ist, dass die Modulleistung um etwa drei Watt erhöht wird. Ein Vorteil in Bezug auf die Zuverlässigkeit ist die geringere Auswirkung von Mikrorissen, die während der Lebensdauer der Module auftreten können, weil der Abstands zwischen benachbarten Drähten dann kürzer ist.

„Multi“ sagt nicht, wie viele Busbars genau eingesetzt werden. Was ist Ihrer Meinung nach die optimale Anzahl von Verbindungen auf einer Zelle? Und könnte diese Zahl mit anderen Mitteln noch erhöht werden?

Jede technologische Verbesserung, die wir in die Produktion implementieren, haben wir auf der Suche nach der vorteilhaftesten und kostengünstigsten Lösung geprüft. Alle von Jinko Solar seit 2017 produzierten Solarzellen übernehmen beispielsweise die 5BB-Konfiguration, da sie im Vergleich zu 4BB eine noch bessere Reduzierung von Widerständen ohne größere Änderungen an den Verstringungsmaschinen ermöglicht. Der Wechsel zu 6BB würde dagegen nur 50 Prozent dieser Verbesserung bringen aber viele größere Anpassungsleistungen erfordern. Geht man dagegen von 5BB auf Multi-Busbars (MBB) ist die Verlustreduktion wieder bemerkenswert und die Investition, um direkt zu 12-MBB (alias „Multi-Wire“) zu springen, gerechtfertigt. Sie bietet das beste Verhältnis zwischen Produktionskosten- und Effizienzsteigerung, im Vergleich der Technologien, die derzeit auf dem Markt verfügbar sind. Eine weitere Erhöhung der Anzahl der Drähte würde dann nicht zu signifikanten Modul-Effizienzverbesserungen führen, so dass ich weiter in der Zunkunft mit alternativen Lösungen, wie Schindelzellen oder Smart-Wire-Technologien in der Massenproduktion rechne.

Jinko Solar hat kürzlich mit dem TÜV Rheinland an bifazialen Modultests gearbeitet, obwohl Sie bereits bifaziale Module produzieren. Gibt es irgendwelche Schwierigkeiten beim Testen bifazialer Module? Was ist das Ergebnis des Tests? 

Die größte Herausforderung ist derzeit das Fehlen eines offiziellen Standards für die Leistungsbewertung bifazialer Module. Das, und immer noch nicht perfekte Simulationsprogramme, machen es für EPCs daher sehr schwierig, den Anlagenertrag genau zu schätzen, was sich auf die Akzeptanz durch Investoren und die Finanzierung auswirkt. Glücklicherweise wurden bereits mehrere Pilotprojekte gestartet, um die Feldleistung von bifazialen Modulen unter verschiedenen Bedingungen zu ermitteln. Die gesammelten Referenzdaten helfen, simulierte Ergebnisse zu validieren und so die Software zu optimieren. Nach unseren vorläufigen internen Tests liegt die Zusatzleistung unserer bifazialen p-Typ-Module zwischen sechs und sieben Prozent auf Gras, neun bis zehn Prozen bei Sandwüsten und sogar bis zu 20 Prozent bei weiß gestrichenem Boden oder auf Schneefeldern. Natürlich sollte das Anlagendesign angepasst werden, um die Anlagenleistung zu maximieren, aber wir sehen, dass das so schnell geschieht, wie wir es im Photovoltaik-Sektor gewohnt sind. Schon jetzt sind spezielle Tracker im Handel erhältlich, und wir erwarten, dass weitere Entwicklungen folgen.

Abschließend noch die Frage: An welchen anderen Innovationen arbeiten Sie bei Jinko Solar, die im Webinars näher erläutert werden?

In Bezug auf neue Produkte weisen bifaziale Technologien derzeit das größte Wachstumspotenzial auf. Es ist zwar noch ein Nischenmarkt, doch es ist nicht ausgeschlossen, dass sie in den nächsten Jahren für bestimmte Marktsegmente zum Mainstream werden. Weitere Funktionen wie lichtreflektierender Film (LRF) über den Ribbons oder Licht einfangende Bänder (LCR) und weißes EVA-Verkapselungsmaterial spielen eine wichtige Rolle bei der Verringerung der Verluste zwischen Zelle und Modul. Relativ hohe Erwartungen haben wir an das Großzellenkonzept, das bis Ende 2018 verfügbar sein soll und das die Modulleistung um bis zu zwei Klassen erhöhen soll. Die weiße EVA-Folie zum Beispiel reduziert den Vergilbungsindex durch UV-Licht um das Zehnfache und sorgt so für eine höhere Langzeitbeständigkeit des Moduleinkapselungsmaterials. Bei polykristallinem Silizium verbessern Diamantdrahtsägeverfahren in Kombination mit Metall-Katalysator-Texturierung die Gleichmäßigkeit der Wafer. Sie reduzieren Sägezeit und Abfallmenge und verbessern dadurch den gesamten ökologischen Fußabdruck. In Bezug auf Mono-PERC ist der lichtinduzierte Wasserstoffpassivierungsprozess (LiHP) gegen LID nun ausgereift und effektiv in der Massenproduktion, was eine höhere Modulstabilität garantiert und somit den Energieertrag maximiert.