Понимание четвертьразрезанных солнечных модулей:
Содержание
Краткий ответ: Квартальные солнечные модули делят целую ячейку на четыре полосы, следуя за half-cut как следующий шаг в том же направлении. Логика неизменна: меньший ток на полосу означает меньшие резистивные потери в шине и пальцах, что позволяет использовать более тонкую шину и повышает мощность модуля. Half-cut уже стал стандартом, и quarter-cut продолжает ту же арифметику дальше, ценой большего объёма резки на ячейку, большего числа операций и большего количества паяных соединений. Практическое ограничение — механическое: полоса, разрезанная на четыре части, достаточно тонка, чтобы изгибаться и смещаться при пайке, поэтому стрингеру требуется более точный контроль размещения и более щадящий тепловой профиль, чем на линии half-cut. Осмотр задней стороны также становится важнее, потому что дефекты, которые вносит quarter-cut, — это те, которые визуальный контроль не может увидеть.
Производство PV-модулей · от Джерри, Ooitech
Введение
Любой, кто работает в фотоэлектрике, знает, что модули с половиной разрезанных ячеек уже повсюду. Четвертованные, следующий шаг вверх, рекламируются как «меньше потерь в линии, выше выход». Но большинство людей знают только утверждение, а не причину, стоящую за ним. Где именно четвертованная ячейка срезает свои потери? И если меньшие куски означают меньший ток, почему промышленность просто не режет на 16 или 32 куска? Давайте отбросим плотные формулы и используем простые аналогии, чтобы пройти через основную логику, выгоды и недостатки четвертованных фотоэлектрических модулей за один раз.
Основной принцип: закон квадрата тока, стоящий за резкой ячеек
Всякий раз, когда ток течет через проводник фотоэлектрического модуля (лента, шина, сетка), потери неизбежны. Формула потери мощности:
P = I²R (потеря мощности = квадрат тока × сопротивление)
Квадрат — вот в чем суть. Потери и ток не движутся по прямой линии вместе. Небольшое падение тока приносит большое падение потерь.
1. Полная ячейка → половина ячейки (модуль с половиной разрезанных 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 разрезанных ячеек захватили рынок.
2. Половина разрезанных ячеек, улучшенная до четвертованных
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 разрезанных ячеек, потери снова резко падают.
Резка также приносит бонус. Меньшие ячейки означают, что соответствующая лента может быть тоньше. Более тонкая лента покрывает меньше лицевой стороны ячейки, поэтому потери от затенения снижаются, ячейка поглощает больше света, и выход немного увеличивается.
В этот момент многие спрашивают: если меньшие куски означают меньший ток и меньшие потери, почему промышленность не режет ячейки на 16, 32, даже 64 куска?
Ответ ясен: больше разрезов не всегда лучше. Четвертование несет в себе затраты и компромисс по потерям, которые нельзя игнорировать.
Наглядно: где именно снижаются потери в линиях?
Многие знают, что четвертинки имеют меньшие потери в линиях, но не могут точно указать, где именно происходит снижение. Представьте путь тока как воду, стекающую с горы, и всё станет ясно.
Фотогенерированный ток подобен дождю, равномерно падающему с вершины горы. Полный путь проходит через 5 этапов: p-n-переход → пальцевые шины (ручей) → собирательные шины (малая река) → соединительная лента (большая река) → шина (великая река). Каждый участок создает потери.
1. Часть, которая не меняется: потери в пальцевых шинах
Независимо от того, на сколько частей разрезана ячейка, общий свет, попадающий на единицу площади ячейки, остается прежним. Поток тока и скорость внутри пальцевых шин не меняются, поэтому потери в пальцевых и собирательных шинах не снижаются.
2. Часть, которая значительно снижается: соединительная лента между ячейками
Полная ячейка: ток от всей ячейки поступает в одну ленту, что приводит к высокому току и высоким потерям.
Четвертинка: через каждую ленту проходит ток только от 1/4 площади ячейки, поэтому ток в ленте резко падает.
Отраслевые данные показывают, что потери в лентах составляют 60% от общих внутренних потерь модуля. Уменьшая ток в лентах, четвертинки экономят значительную часть этих потерь мощности.
Скрытый недостаток: потери в шинах съедают выгоду
Потери в лентах значительно снижаются, что выглядит как сплошная выгода. Но четвертинки требуют переработанной схемы соединений, что влечет два недостатка.
1. Длина шин значительно увеличивается
Модуль с четвертинками требует дополнительных шин. Общая длина шин увеличивается с 3,4 метров до 8 метров, почти вдвое, и затраты на материалы соответственно растут.
2. Новые потери в шинах частично компенсируют выгоду
Потери в шинах составляют 20% от общих потерь модуля. После удлинения общие потери в шинах возрастают на 50%.
Быстрый расчет: почти 40% того, что четвертинки экономят на лентах, съедается дополнительными потерями в шинах. Реальный прирост выходной мощности оказывается гораздо менее значительным, чем предполагает теория.
Мнение отрасли: стоит ли внедрять четвертинки?
Вот полный список плюсов и минусов модулей с четвертинками:
Преимущества
Используя закон квадрата тока, потери в лентах резко снижаются, поэтому теоретическая выходная мощность превосходит модули с полными ячейками и половинками.
В паре с более тонкой лентой уменьшает затенение фронтальной стороны и увеличивает площадь приёма света ячейки.
Недостатки
Изменяется схема цепи, вдвое увеличивается количество и длина шин, растут затраты на материалы.
Новые потери на шинах сводят на нет большую часть экономии энергии, поэтому реальный выигрыш ограничен.
Бесконечная нарезка невозможна: чем больше разрезов, тем сложнее сетка линий, паяные соединения и структура шин, а дополнительные потери и производственные затраты быстро превышают экономию.
Связаться
Четвертинная нарезка — шаг вперёд по сравнению с половинной. Теоретическое снижение потерь выглядит отлично, но стоимость шин и дополнительные потери ограничивают реальную выгоду. Как вы считаете, оправдывают ли себя модули с четвертинной нарезкой в распределённой солнечной генерации и на крупных наземных станциях? Поделитесь мнением в комментариях.
#SolarTech #QuarterCutModule #PVLineLoss
Мнение Ooitech
Это наглядно показывает, что выигрыш модуля определяется на этапе межсоединений, а не только в самой ячейке. При выборе ширины ленты и маршрутизации шин на линии четвертинной нарезки точность таббер-стрингера и аккуратность укладки определяют, действительно ли вы получаете экономию на I² или теряете её из-за более длинных шин. Мы наблюдали это на линиях под ключ Ooitech, где одна и та же конструкция ячейки может давать разницу в несколько ватт в зависимости от точности процесса стрингования и шинирования. Если хотите увидеть, как эти этапы реализуются на реальном производстве, на нашем YouTube-канале www.youtube.com/ooitech есть много видео с производственных линий, которые стоит посмотреть.
