Multi-Cut Solar Modules: Isang Praktikal na Pagsusuri ng Shade Resistance

Multi-Cut Solar Modules: Bakit Bumalik ang Paksa

Simula noong 2025, ang ideya ng "multi-cut" solar modules ay naging mainit muli sa industriya ng PV. Sa taunang eksibisyon ng SNEC, maraming tagagawa ng module ang nagpakita ng mga bagong disenyo tulad ng third-cut at quarter-cut modules. Tila hindi na nasisiyahan ang mga tagagawa sa karaniwang half-cut na format. Ang industriya ay nagtatanong ng isang napaka-praktikal na tanong: ilang beses maaaring hiwain ang isang solar cell, at ano ang tunay na halaga na dulot nito?

Ang artikulong ito ay masusing tumitingin sa kung ano ang mga multi-cut modules, bakit sila muling pinag-uusapan, at kung ano ang mga pakinabang at limitasyon nila sa mga tuntunin ng paglaban sa lilim.

Ano ang Multi-Cut Solar Module?

Ang "multi-cut" solar module ay karaniwang nangangahulugan na ang isang buong laki ng solar cell ay hinihiwa sa ilang mas maliliit na unit ng cell, na pagkatapos ay ikinokonekta sa pamamagitan ng series o parallel circuit design at nilalaminate sa isang kumpletong PV module.

Kasama sa mga karaniwang format ang:

• Half-cut cells: isang buong cell ay hinihiwa sa 2 piraso, kasalukuyang mainstream na disenyo

• Third-cut cells: isang cell ay hinihiwa sa 3 piraso

• Multi-cut cells: isang cell ay hinihiwa sa mas maraming maliliit na piraso, tulad ng 4-cut, 5-cut o 6-cut na disenyo

• Shingled modules: isa ring espesyal na uri ng multi-cut application, na may magkakapatong na cell strips

Tandaan: Ang mga diagram sa itaas ay nagpapakita lamang ng mga tipikal na konsepto ng circuit. Hindi nila kinakatawan ang eksaktong disenyo ng produkto ng mga partikular na tagagawa.

Bakit Gumagamit ang mga Tagagawa ng Multi-Cut Designs

Ang pangunahing layunin ng multi-cut design ay upang bawasan ang operating current ng bawat cell unit at i-optimize ang internal circuit connection ng module. Sa pamamagitan nito, ang module ay maaaring mabawasan ang electrical losses at mapabuti ang energy generation sa ilalim ng komplikadong real-world conditions.

Ang mga pangunahing benepisyo ay kinabibilangan ng:

• Mas mababang operating current: Pagkatapos putulin ang solar cell sa mas maliliit na unit, ang current ng bawat sub-cell ay nababawasan nang naaayon.

• Mas mababang resistance loss: Ang internal resistance loss ng isang PV module ay proporsyonal sa square ng current.

Ploss = I²R

Kaya kapag nababawasan ang current, bumababa rin ang resistance loss sa ribbons, busbars at internal conductive paths.

• Mas mataas na module output power: Sa mas mababang internal electrical loss, ang module ay karaniwang makakamit ang isang tiyak na power gain sa ilalim ng standard test conditions.

• Nabawasang hot spot risk: Ang mas mababang current ay tumutulong na mabawasan ang heating sa ilalim ng partial shading, na nagpapabuti sa hot spot behavior ng module.

• Mas mahusay na shading tolerance: Sa tamang circuit design, ang epekto ng local shading ay maaaring limitahan sa mas maliit na lugar, na nagpapahintulot sa mga hindi naka-shade na lugar na magpatuloy sa pag-generate ng power.

Circuit Design: Paano Naapektuhan ng Local Shading ang Output ng Solar Module

Ang isang solar cell ay maaaring ituring na isang current source. Sa ilalim ng magandang sikat ng araw, ang cell ay nag-generate ng current. Kapag ang bahagi ng cell ay naka-shade, bumababa ang kakayahan nitong mag-generate ng power, at bumababa rin ang output current.

Figure 6: Epekto ng shading sa output ng isang single cell string

Sa isang tradisyonal na full-cell module, maraming cell ang naka-series para bumuo ng isang cell string. Kung ang isang cell, o ilang cell, ay naka-shade, ang mga naka-shade na cell ay maglilimita sa current output ng buong string. Sa simpleng salita, ang output current ng parehong cell string ay karaniwang tinutukoy ng pinakamahinang cell, na kadalasan ay ang cell na may pinakamabigat na shading.

Sa ilalim ng matinding shading, ang naka-shade na cell ay maaaring maging reverse biased. Sa halip na mag-generate ng power, ito ay nagiging electrical load at gumagawa ng local heat. Ito ang kilalang hot spot effect.

Upang mabawasan ang panganib ng hot spot, ang mga PV module ay karaniwang nilagyan ng bypass diodes. Kapag ang isang cell string ay seryosong naliliman, ang bypass diode ay nagsasagawa at pinapayagan ang kasalukuyang na lampasan ang apektadong string. Pinoprotektahan nito ang mga cell, ngunit ang bypassed string ay hindi na makapag-ambag ng kuryente. Bilang resulta, ang output power ng module ay bumababa nang malaki.

Samakatuwid, ang shading resistance ng isang module ay hindi lamang natutukoy ng solar cell mismo. Malaki rin ang nakadepende ito sa internal circuit design ng module.

Ang Pangunahing Lohika ng Multi-Cut Modules: Paghahati ng Mataas na Kasalukuyan sa Mas Mababang Kasalukuyan

Ang isang multi-cut module ay pumuputol ng mga standard cell sa mas maliliit na cell unit at pagkatapos ay ikinokonekta ang mga ito sa pamamagitan ng angkop na series at parallel circuits. Kumpara sa tradisyonal na full-cell modules, isang mahalagang katangian ng multi-cut design ay ang bawat cut cell unit ay gumagana sa mas mababang kasalukuyan.

Ipagpalagay na ang operating current ng isang full cell ay I0. Kung ito ay pantay na pinutol sa n piraso, ang teoretikal na kasalukuyan ng bawat cut cell unit ay humigit-kumulang:

Icell = I0 / n

Halimbawa:

• Sa isang half-cut module, ang bawat half-cell unit ay may kasalukuyang humigit-kumulang I0/2.

• Sa isang third-cut module, ang bawat third-cut cell unit ay may kasalukuyang humigit-kumulang I0/3.

• Sa isang quarter-cut module, ang bawat quarter-cut cell unit ay may kasalukuyang humigit-kumulang I0/4.

Siyempre, ang tunay na mga halaga ng kasalukuyan ay naaapektuhan din ng kalidad ng laser cutting, edge passivation, ribbon design, resistance loss at module layout. Ngunit mula sa pangunahing prinsipyo, ang operating current ng multi-cut cell units ay malinaw na mas mababa kaysa sa full cells.

Kapag nabawasan ang kasalukuyan, dalawang direktang benepisyo ang lumilitaw.

Mas Mababang Resistance Loss

Kapag bumababa ang kasalukuyan, ang resistance loss sa mga ribbon at interconnection areas ay bumababa nang malaki. Kunin ang quarter-cut module bilang halimbawa, sa ilalim ng ideal na kondisyon na hindi nagbabago ang iba pang mga salik, ang resistance loss nito ay maaaring teoretikal na mabawasan sa isang panlabing-anim ng sa isang full-cell module.

Ang Epekto ng Lokal na Shading ay Mas Madaling Maging Limitado

Sa isang mas segmented na circuit design, ang kasalukuyang mismatch na dulot ng shade ay maaaring ma-restrict sa isang lokal na lugar sa halip na makaapekto sa isang mas malaking cell string.

Halimbawa, kapag ang dalawang bagay na nagbibigay ng lilim na may parehong lugar ay bumagsak sa isang full-cell module at isang half-cut module, ang bagay ay maaaring sumaklaw ng 80% ng isang full cell sa full-cell module. Sa half-cut module, ang parehong bagay ay maaaring maipamahagi sa dalawang half-cell, na naglilim ng 30% ng isang half-cell at 50% ng isa pa. Sa kasong ito, magkakaiba ang pattern ng hindi pagkakatugma ng kasalukuyang at apektadong lugar.

Ang Pangunahing Punto: Mas Flexible na Disenyo ng Serye at Parallel na Circuit

Ang disenyo ng multi-cut module ay hindi lamang tungkol sa pagputol ng mga cell sa mas maliliit na piraso. Ang tunay na salik na tumutukoy sa paglaban sa lilim ay kung paano ikinonekta ang mga cell pagkatapos putulin.

Sa isang tradisyonal na full-cell module, ang mga cell ay karaniwang konektado sa serye, at ang module ay nahahati sa tatlong seksyon ng circuit ng tatlong bypass diode. Kapag ang isang cell ay seryosong naliliman, maaari itong makaapekto sa output ng halos isang-katlo ng buong lugar ng module.

Sa isang multi-cut module, ang orihinal na malaking string ng cell ay maaaring hatiin sa mas maliliit na yunit ng pagbuo ng kuryente sa pamamagitan ng mas detalyadong disenyo ng serye-parallel. Ang mga parallel na landas ay nagbibigay-daan din sa mas flexible na pamamahagi ng kasalukuyang.

Kunin halimbawa ang isang quarter-cut module, na may tamang layout ng circuit, ang epekto ng lilim sa isang solong cut cell ay maaaring limitado sa halos isang-labindalawa ng lugar ng circuit. Sa paghahambing, sa tradisyonal na full-cell o half-cut modules, ang lilim sa parehong posisyon ay maaaring makaapekto sa mas malaking bahagi ng output ng cell string.

Figure 7: Mga diagram ng katumbas na circuit ng full-cell, half-cut, third-cut at quarter-cut modules

Figure 8: Sa ilalim ng parehong 50% na lilim ng pinakamaliit na yunit ng pagbuo ng kuryente, ang mga shingled module ay maaaring mapanatili ang mas mataas na kapangyarihan

Samakatuwid, ang mga multi-cut module ay maaaring mapanatili ang mas mahusay na output sa ilalim ng bahagyang lilim sa pamamagitan ng paggamit ng mas detalyadong mga seksyon ng circuit at parallel na mga landas ng kasalukuyang. Ang pangunahing lohika ng disenyo ay kinabibilangan ng:

• Pagputol ng mga cell sa mas maliliit na yunit ng pagbuo ng kuryente

• Paggamit ng tamang koneksyon ng serye upang makamit ang kinakailangang boltahe ng module

• Paggamit ng mga parallel na sangay upang bawasan ang kasalukuyang sa bawat sangay

• Paggamit ng mga bypass diode upang limitahan ang pagkawala ng kuryente sa mga nalilimang lugar

• Pinapayagan ang mga hindi nalilimang lugar na magpatuloy sa pagbuo ng kuryente hangga't maaari

Mahalagang Limitasyon: Ang Multi-Cut ay Hindi Palaging Mas Mahusay sa Bawat Pattern ng Lilim

Bagama't ang artikulong ito ay nakatuon sa kung paano mapapabuti ng multi-cut circuit design ang paglaban sa lilim, ang mga multi-cut module ay hindi palaging may kalamangan sa bawat senaryo ng lilim.

Ang pangunahing punto na tinalakay sa itaas ay ito: kapag pareho ang proporsyon ng lilim sa cell unit, ang mga multi-cut module ay madalas na nakakamit ng mas mataas na output power. Gayunpaman, sa ilalim ng parehong laki at hugis ng anino, dahil ang bawat cut cell unit ay may mas maliit na lugar, ang proporsyon ng lilim ng unit na iyon ay maaaring maging mas mataas. Ito ay maaaring maging sanhi ng pagbaba ng output power.

Halimbawa, kapag ang paglilim ay nangyayari sa maikling bahagi ng module, lalo na sa umaga o hapon kapag mababa ang anggulo ng araw, ang anino ay maaaring sumakop sa ibabang hilera ng mga cell. Para sa isang half-cut module, ang ibabang hilera ay maaaring 70% lamang ang lilim. Ngunit para sa isang quarter-cut module, dahil ang bawat cut cell ay mas maikli ang taas, ang parehong anino ay maaaring ganap na sumakop sa ibabang hilera ng quarter-cut cells. Ito ay maaaring humantong sa isang makabuluhang pagbaba ng output sa kaukulang circuit section, o kahit na mawalan ng kakayahang mag-output ang bahagi ng cell string.

Bukod dito, ang third-cut modules ay maaaring magkaroon ng top-bottom asymmetry dahil sa layout at circuit design. Kapag ang parehong lugar o hugis ng anino ay lumitaw sa iba't ibang panig ng module, ang aktwal na pagkawala ng output ay maaaring hindi pareho. Sa ilang partikular na kondisyon ng paglilim, ang isang third-cut module ay maaaring magkaroon ng mas malaking pagkawala ng power kaysa sa isang half-cut module.

Kaya, kapag sinusuri ang pagkawala ng power na dulot ng anino, hindi lamang natin dapat tingnan ang lugar na may lilim. Kailangan din nating isaalang-alang ang aktwal na panloob na serye-parallel circuit distribution, bypass diode protection zones, hugis ng anino at posisyon ng anino.

Mula sa High Power tungo sa High Energy Resilience

Habang patuloy na tumataas ang power ng PV module, ang kompetisyon sa industriya ay hindi na lamang tungkol sa peak power sa ilalim ng standard test conditions. Para sa mga tunay na solar power plant, ang pangmatagalang energy yield at stability sa ilalim ng kumplikadong operating environment ay nagiging mas mahalaga.

Ang quarter-cut at iba pang multi-cut modules ay gumagamit ng mas maliliit na cell units, mas mababang operating current at mas flexible na series-parallel circuits upang mabawasan ang epekto ng local shading sa kabuuang output ng module. Ang kanilang pangunahing halaga ay simple: i-localize ang epekto ng lilim, panatilihing gumagana ang walang lilim na lugar, at pagbutihin ang stability ng energy generation sa mga tunay na aplikasyon.

Sa mga commercial at industrial rooftops, residential rooftops, BIPV projects at iba pang sitwasyon na may panganib ng local shading, ang quarter-cut modules ay maaaring maging isang mahalagang technical route upang mapabuti ang system yield at operational reliability.

Pananaw ng Ooitech

Bilang isang supplier ng kagamitan na malapit na nakikipagtulungan sa mga linya ng paggawa ng solar module, nakikita ng Ooitech ang multi-cut technology bilang higit pa sa pagbabago ng cell format; ito ay isang pinagsamang hamon na kinasasangkutan ng katumpakan ng laser cutting, katatagan ng stringing, layout ng circuit at inspeksyon ng kalidad. Para sa mga manufacturer na isinasaalang-alang ang half-cut, third-cut, quarter-cut o shingled na produkto, ang production line ay dapat suriin kasama ng electrical architecture ng module, dahil ang shading performance ay lubos na nakadepende sa kung paano ang bawat maliit na cell unit ay interconnected at protektado. Sa aming pananaw, ang susunod na yugto ng kompetisyon sa module ay hindi lamang magkukumpara ng nameplate wattage, kundi magkukumpara rin kung gaano kaasahan ang isang module na patuloy na gumagawa ng enerhiya sa ilalim ng alikabok, dahon, sagabal sa bubong at mababang anggulong anino.