Analiza numeryczna wytrzymałości połączeń elektrycznych w modułach PV

• Autorzy: Nowak Paweł , Rusin Krzysztof , Jureczko Mariola , Rulik Sebastian , Gawlik Sabina , Bronowski Jeremi , Zatorski Bartłomiej , Murawski Łukasz , Jurczyk Michał

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of the strength of electrical connections in PV modules

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki analiz wytrzymałościowych połączeń elektrycznych w modułach fotowoltaicznych. Do opracowania modelu 3D i przeprowadzenia symulacji wykorzystano oprogramowanie Ansys. Model numeryczny zaprojektowano w sposób parametryczny, co umożliwiło łatwą zmianę przekroju ribbona bez konieczności przebudowy całego modelu. W ramach symulacji zbadano, jak zmienia się rozkład maksymalnych naprężeń na ribbonie w zależności od jego przekroju poprzecznego. Analiza wyników pokazała, że najmniejsze naprężenia maksymalne zaobserwowano dla ribbona o wysokości 0,15 mm, w porównaniu z innymi badanymi wymiarami przekroju poprzecznego ribbona.

EN

The article presents the results of strength analyses of electrical connections in photovoltaic modules. Ansys software was used to develop a 3D model and conduct simulations. The numerical model was designed in a parametric manner, which made it possible to easily change the ribbon cross-section without rebuilding the entire model. The simulations investigated how the distribution of maximum stresses on the ribbon changes depending on its cross-section. Analysis of the results showed that the lowest maximum stresses were observed for a ribbon with a height of 0.15 mm, compared to the other ribbon cross-sectional dimensions studied.

Słowa kluczowe

PL

panele fotowoltaiczne; ribbon; metoda elementów skończonych; odnawialne źródła energii

EN

PV panels; ribbon; finite element method; renewable energy sources

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2025
• Tom: Nr 2
• Strony: 39--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nowak Paweł

• Politechnika Śląska

autor

Rusin Krzysztof

• Politechnika Śląska

• https://orcid.org/0000-0002-9780-7657+

autor

Jureczko Mariola

• Politechnika Śląska

• https://orcid.org/0000-0001-5941-2972

autor

Rulik Sebastian

• Politechnika Śląska

• https://orcid.org/0000-0001-9274-3722

autor

Gawlik Sabina

• Politechnika Śląska

autor

Bronowski Jeremi

• Politechnika Śląska

autor

Zatorski Bartłomiej

• Politechnika Śląska

autor

Murawski Łukasz

• Politechnika Śląska

autor

Jurczyk Michał

• Politechnika Śląska

• https://orcid.org/0000-0001-9418-205X

Bibliografia

• [1] Bashir M., and Ali H.: Numerical investigation of passive cooling of the PV module using extended fin heat sinks: A parametric analysis. Process Safety and Environmental Protection, marzec 2025, Volume 195, 106749.
• [2] Bo W., Hongtao Z., Chong G., and Wenquan L.: Microstructure and mechanical properties of Ti/Al laminates fabricated by ultrasonic additive manufacturing assisted by J oule heat and post-welding heat treatment. Journal of Materials Research and Technology, listopad-grudzień 2023, Volume 27, str. 2149-2165.
• [3] Charpentier J .-B., Voarino P., and Gaume J.: Ribbons lengthening induced by thermal cycling in PV modules part I: Cell-ribbon mechanical interaction through the solder. Solar Energy Materials and Solar Cells, styczeń 2024 Volume 265, 112642. '
• [4] Herrmann W., Bogdański N., Reil F., Kohl M., Weiss K., Assmus M., and Heck M.: PV module degradation caused by thermomechanical stress: real impacts of outdoor weathering versus accelerated testing in the laboratory. Proc. SPIE, 2010 vol. 7773, no. 1, str. 777301—777301—9.
• [5] J eong J .-S., Park N., and Han C.: Field failure mechanism study of solder interconnection for crystalline silicon photovoltaic module. Microelectron. Reliab, wrzesień 2012 vol. 52, no. 9—10, str. 2326-2330.
• [6] Jeremiasz O., Nowak P., Szendera F., Sobik P., Kulesza—Matlak G., Karasiński P., Filipowsk, W., Drabczyk K.: Laser Modified Glass for High-Performance Photovoltaic Module. Energies, 2022, vol. 15, iss. 18, str. 1-15.
• [7] Majd A. E.: Crack initiation and growth in PV module interconnection. Solar Energy, sierpień 2020, Vol. 206, str. 499-507.
• [8] Medvedev A. E., Kiryanova K. E., Medvedev E. B., Gorbatkov M. V., and Motkov M. M.: Microstructure and properties of the Al-0.5 wt.% Fe alloy wire, copper—Clad by electrochemical deposition. International Journal of Lightweight Materials and Manufacture styczeń 2025, Volume 8, Issue 1, str. 28-37.
• [9] PN—EN IEC 61215-2: "Moduły fotowoltaiczne (PV) do zastosowań naziemnych. Kwalifikacja konstrukcji i aprobata typu. Część 2: Metoda badań."
• [10] PN-EN IEC 61730-2: "Ocena bezpieczeństwa modułu fotowoltaicznego (PV). Część 2: Wymagania dotyczące badań."

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).