درک ماژول‌های خورشیدی برش‌خورده به چهار قسمت: مزیت صرفه‌جویی در توان و معاوضه‌های پنهان، توضیح داده شده با تلفات I²

مقدمه

هر کسی که در صنعت فتوولتائیک کار می‌کند می‌داند که ماژول‌های سلول نیمه برش در حال حاضر همه جا هستند. چهار-برش، گام بعدی، به عنوان "تلفات خط کمتر، خروجی بیشتر" بازاریابی می‌شود. اما بیشتر مردم فقط ادعا را می‌دانند، نه دلیل آن را. دقیقاً یک سلول چهار-برش تلفات خود را از کجا کاهش می‌دهد؟ و اگر قطعات کوچکتر به معنای جریان کمتر است، چرا صنعت فقط به 16 یا 32 قطعه برش نمی‌دهد؟ بیایید فرمول‌های سنگین را کنار بگذاریم و از قیاس‌های ساده برای مرور منطق زیرین، سودها و کاستی‌های فتوولتائیک چهار-برش در یک نگاه استفاده کنیم.

اصل اصلی: قانون مربع جریان پشت برش سلول‌ها

هرگاه جریان از یک رسانای فتوولتائیک (روبان، باس‌بار، خط شبکه) عبور کند، تلفات اجتناب‌ناپذیر است. فرمول تلفات توان به این صورت است:

P = I²R (تلفات توان = مربع جریان × مقاومت)

مربع نکته اصلی اینجاست. تلفات و جریان در یک خط مستقیم با هم حرکت نمی‌کنند. یک کاهش کوچک در جریان، کاهش زیادی در تلفات به همراه دارد.

1. سلول کامل → سلول نیمه (ماژول نیمه برش)

جریان در هر قطعه به 1/2 اصلی کاهش می‌یابد، بنابراین تلفات = (1/2)² = 1/4. تلفات خط بلافاصله 75% کاهش می‌یابد. این دلیل اصلی است که ماژول‌های نیمه برش غالب شدند.

2. ارتقاء از نیمه برش به چهار-برش

جریان در هر قطعه به 1/4 سلول کامل اصلی کاهش می‌یابد، بنابراین تلفات = (1/4)² = 1/16. در مقایسه با یک سلول کامل، تلفات داخلی بیش از 90% کاهش می‌یابد. در مقایسه با یک ماژول نیمه برش، تلفات دوباره به شدت کاهش می‌یابد.

برش یک مزیت اضافی نیز دارد. سلول‌های کوچکتر به این معنی است که روبان منطبق می‌تواند نازک‌تر ساخته شود. روبان نازک‌تر سطح کمتری از جلوی سلول را می‌پوشاند، بنابراین تلفات سایه کاهش می‌یابد، سلول نور بیشتری جذب می‌کند و خروجی کمی افزایش می‌یابد.

در این مرحله بسیاری می‌پرسند: اگر قطعات کوچکتر به معنای جریان کمتر و تلفات کمتر است، چرا صنعت سلول‌ها را به ۱۶، ۳۲ یا حتی ۶۴ قطعه نمی‌برد؟

پاسخ واضح است: برش بیشتر همیشه بهتر نیست. برش چهار قسمتی هزینه و تلفاتی دارد که نمی‌توان نادیده گرفت.

تجسم آن: کاهش تلفات خط واقعاً کجا رخ می‌دهد؟

بسیاری می‌دانند که برش چهار قسمتی تلفات خط کمتری دارد، اما نمی‌توانند محل دقیق کاهش را مشخص کنند. مسیر جریان را مانند آب در حال جریان از کوه تصور کنید تا همه چیز روشن شود.

جریان فوتوژنراتور مانند بارانی است که به طور یکنواخت از قله کوه می‌بارد. مسیر کامل از ۵ مرحله عبور می‌کند: اتصال PN → خطوط انگشتی (جویبار) → خطوط باسبار (رود کوچک) → ریبون (رود بزرگ) → باسبار (رود بزرگ). هر بخش تلفات ایجاد می‌کند.

۱. بخشی که تغییر نمی‌کند: تلفات خطوط شبکه

مهم نیست سلول به چند قطعه بریده شود، کل نور برخوردی به واحد سطح سلول ثابت می‌ماند. جریان و سرعت درون خطوط شبکه تغییر نمی‌کند، بنابراین تلفات خطوط انگشتی و باسبار کاهش نمی‌یابد.

۲. بخشی که بسیار کاهش می‌یابد: ریبون سلول به سلول

سلول کامل: جریان یک سلول کامل وارد یک ریبون می‌شود، جریان بالا و تلفات بالا.

سلول برش چهار قسمتی: تنها ۱/۴ مساحت سلول جریان از هر ریبون عبور می‌کند، بنابراین جریان ریبون به شدت کاهش می‌یابد.

داده‌های صنعتی نشان می‌دهد تلفات ریبون ۶۰٪ از کل تلفات داخلی ماژول را تشکیل می‌دهد. با کاهش جریان ریبون، برش چهار قسمتی بخش بزرگی از آن تلفات توان را ذخیره می‌کند.

نقص پنهان: تلفات باسبار سود را کاهش می‌دهد

تلفات ریبون بسیار کاهش می‌یابد که به نظر کاملاً مثبت است. اما برش چهار قسمتی نیاز به طراحی مجدد مدار دارد و این دو عیب به همراه دارد.

۱. طول باسبار افزایش می‌یابد

یک ماژول برش چهار قسمتی به باسبارهای اضافی نیاز دارد. طول کل باسبار از ۳.۴ متر به ۸ متر افزایش می‌یابد، تقریباً دو برابر، و هزینه مواد نیز به همان نسبت افزایش می‌یابد.

۲. تلفات باسبار جدید بخشی از سود را خنثی می‌کند

تلفات باسبار ۲۰٪ از کل تلفات ماژول را تشکیل می‌دهد. پس از افزایش طول، تلفات خط باسبار کلی ۵۰٪ افزایش می‌یابد.

محاسبه سریع: نزدیک به ۴۰٪ از صرفه‌جویی برش چهار قسمتی در ریبون توسط تلفات باسبار اضافی خورده می‌شود. سود واقعی خروجی بسیار کمتر از آن چیزی است که تئوری نشان می‌دهد.

نظر صنعت: آیا برش یک‌چهارم ارزش اجرا دارد؟

در اینجا مزایا و معایب کامل ماژول‌های برش یک‌چهارم آورده شده است:

مزایا

• با استفاده از قانون مربع جریان، تلفات خط روبان به شدت کاهش می‌یابد، بنابراین خروجی نظری از ماژول‌های سلول کامل و نیم‌برش بهتر است.

• با روبان نازک‌تر جفت می‌شود تا سایه‌اندازی جلو را کاهش دهد و سطح دریافت نور سلول را افزایش دهد.

معایب

• چیدمان مدار تغییر می‌کند، استفاده و طول باسبار دو برابر می‌شود و هزینه مواد افزایش می‌یابد.

• تلفات جدید باسبار بیشتر صرفه‌جویی توان را خنثی می‌کند، بنابراین سود واقعی محدود است.

• برش بی‌نهایت وجود ندارد: هرچه برش‌ها بیشتر شوند، خطوط شبکه، نقاط لحیم و ساختار باسبار پیچیده‌تر می‌شوند و تلفات اضافی و هزینه ساخت به سرعت از صرفه‌جویی پیشی می‌گیرند.

بیایید صحبت کنیم

برش یک‌چهارم گامی فراتر از نیم‌برش است. کاهش تلفات نظری عالی به نظر می‌رسد، اما هزینه باسبار و تلفات اضافی سقفی برای سود واقعی ایجاد می‌کند. در سراسر PV توزیع‌شده و نیروگاه‌های بزرگ زمینی، آیا فکر می‌کنید ماژول‌های برش یک‌چهارم به صرفه هستند؟ نظرات خود را در زیر بنویسید.

#SolarTech #QuarterCutModule #PVLineLoss

دیدگاه Ooitech

آنچه این واقعاً نشان می‌دهد این است که سود ماژول در مرحله اتصال بین سلولی تعیین می‌شود، نه فقط در سلول. وقتی عرض روبان و مسیر باسبار را روی خط برش یک‌چهارم طراحی می‌کنید، دقت تیغه‌زن و دقت چیدمان تعیین می‌کند که آیا واقعاً صرفه‌جویی I² را به دست می‌آورید یا آن را از طریق باسبارهای بلندتر از دست می‌دهید. ما این را در خطوط ماژول کلید در دست Ooitech دیده‌ایم، جایی که همان طراحی سلول بسته به دقت فرآیند ریبون‌زنی و باسبار می‌تواند چند وات نوسان داشته باشد. اگر می‌خواهید ببینید این مراحل چگونه در یک خط تولید واقعی کنار هم قرار می‌گیرند، کانال یوتیوب ما در www.youtube.com/ooitech دارای فیلم‌های خط تولید زیادی است که ارزش دیدن دارند.