Введение

Любой, кто работает в фотоэлектрике, знает, что модули с половиной резаных ячеек уже повсеместны. Четверть-резаные, следующий шаг, рекламируются как «меньшие потери в линии, более высокая мощность». Но большинство людей знают только утверждение, а не причину, стоящую за ним. Где именно четверть-резаная ячейка снижает свои потери? И если меньшие куски означают меньший ток, почему промышленность не режет на 16 или 32 части? Давайте отбросим сложные формулы и используем простые аналогии, чтобы разобраться в логике, выгодах и недостатках четверть-резаных фотоэлектрических модулей за один раз.

Основной принцип: закон квадрата тока, лежащий в основе резки ячеек

Всякий раз, когда ток течет через проводник фотоэлектрического модуля (лента, шина, сетка), потери неизбежны. Формула потерь мощности:

P = I²R (потери мощности = квадрат тока × сопротивление)

Квадрат — вот в чем суть. Потери и ток не движутся по прямой линии вместе. Небольшое снижение тока приводит к большому снижению потерь.

1. Полная ячейка → половина ячейки (модуль с половиной резаных ячеек)

Ток на кусок падает до 1/2 от исходного, поэтому потери = (1/2)² = 1/4. Потери в линии сразу падают на 75%. Это основная причина, по которой модули с половиной резаных ячеек стали доминировать.

2. Половина резаных ячеек, улучшенная до четверть-резаных

Ток на кусок уменьшается до 1/4 от исходной полной ячейки, поэтому потери = (1/4)² = 1/16. По сравнению с полной ячейкой внутренние потери падают более чем на 90%. По сравнению с модулем с половиной резаных ячеек потери снова резко падают.

Резка также дает дополнительное преимущество. Меньшие ячейки означают, что соединительную ленту можно сделать тоньше. Более тонкая лента покрывает меньшую часть лицевой стороны ячейки, поэтому потери на затенение снижаются, ячейка поглощает больше света, а мощность немного возрастает.

На этом этапе многие спрашивают: если меньшие части означают меньший ток и меньшие потери, почему промышленность не режет ячейки на 16, 32 или даже 64 части?

Ответ очевиден: больше разрезов — не всегда лучше. Quarter-cut несет в себе компромисс между затратами и потерями, который нельзя игнорировать.

Визуализация: где на самом деле происходит снижение потерь в линии?

Многие знают, что quarter-cut имеет меньшие потери в линии, но не могут точно определить, где происходит снижение. Представьте путь тока как воду, текущую вниз по склону, и всё станет ясно.

Фотогенерированный ток подобен дождю, равномерно падающему с вершины горы. Полный путь проходит через 5 этапов: PN-переход → пальцевая шина (ручей) → шина сетки (маленькая река) → риббон (большая река) → шина (великая река). Каждый участок создает потери.

1. Часть, которая не меняется: потери в шинах сетки

Независимо от того, на сколько частей разрезана ячейка, общее количество света, попадающего на единицу площади ячейки, остается неизменным. Поток тока и скорость внутри шин сетки не меняются, поэтому потери в пальцевых шинах и шинах сетки не снижаются.

2. Часть, которая сильно снижается: риббон между ячейками

Полная ячейка: ток от всей ячейки поступает в один риббон, высокий ток и высокие потери.

Quarter-cut ячейка: через каждый риббон протекает только 1/4 тока от площади ячейки, поэтому ток в риббоне резко падает.

Отраслевые данные показывают, что потери в риббоне составляют 60% от общих внутренних потерь модуля. Снижая ток в риббоне, quarter-cut экономит значительную часть этих потерь мощности.

Скрытый недостаток: потери в шине съедают выгоду

Потери в риббоне сильно снижаются, что выглядит как сплошная выгода. Но quarter-cut требует перепроектирования схемы, что влечет за собой два недостатка.

1. Длина шины резко возрастает

Модуль quarter-cut требует дополнительных шин. Общая длина шин увеличивается с 3,4 метра до 8 метров, почти вдвое, и стоимость материалов соответственно растет.

2. Новые потери в шине частично нивелируют выгоду

Потери в шине составляют 20% от общих потерь модуля. После удлинения общие потери в шине возрастают на 50%.

Быстрый расчет: почти 40% того, что quarter-cut экономит на риббоне, съедается дополнительными потерями в шине. Реальный прирост выходной мощности оказывается гораздо менее впечатляющим, чем предполагает теория.

Мнение отрасли: стоит ли внедрять четверть-резку?

Вот полные плюсы и минусы четверть-резных модулей:

Преимущества

• Следуя закону квадрата тока, потери в шине резко снижаются, поэтому теоретическая производительность превосходит полноячеистые и половинчатые модули.

• Сочетается с более тонкой шиной для уменьшения фронтального затенения и увеличения площади приема света ячейки.

Недостатки

• Схема цепи меняется, использование и длина шин удваиваются, а стоимость материалов растет.

• Новые потери на шинах нивелируют большую часть экономии энергии, поэтому реальный выигрыш ограничен.

• Нет бесконечной резки: чем больше разрезов, тем сложнее сетка линий, точки пайки и структура шин, а дополнительные потери и производственные затраты быстро перевешивают экономию.

Давайте обсудим

Четверть-резка — это шаг вперед от половинной резки. Теоретическое снижение потерь выглядит отлично, но стоимость шин и дополнительные потери ограничивают реальную отдачу. В распределенной фотоэлектрике и крупных наземных станциях, как вы думаете, окупаются ли четверть-резные модули? Поделитесь своим мнением ниже.

#SolarTech #QuarterCutModule #PVLineLoss

Мнение Ooitech

Что это действительно показывает, так это то, что выигрыш модуля зависит от этапа соединения, а не только от ячейки. Когда вы проектируете ширину шины и маршрутизацию шин на линии четверть-резки, точность таббер-стрингера и точность укладки определяют, получите ли вы экономию I² или потеряете ее из-за более длинных шин. Мы видели это на линиях под ключ Ooitech, где одна и та же конструкция ячейки может давать разницу в несколько ватт в зависимости от того, насколько плотно выполнен процесс стрингования и шинирования. Если вы хотите увидеть, как эти шаги объединяются на реальном производственном полу, наш канал на YouTube www.youtube.com/ooitech содержит много кадров с линии, которые стоит посмотреть.