Hiểu về Mô-đun Năng lượng Mặt trời Cắt Tư: Lợi thế Tiết kiệm Năng lượng và Sự Đánh đổi Ẩn, Giải thích qua Tổn thất I²

Giới thiệu

Bất kỳ ai làm việc trong lĩnh vực PV đều biết các mô-đun tế bào cắt nửa đã phổ biến khắp nơi. Cắt tư, bước tiếp theo, được tiếp thị là "giảm tổn thất đường dây, tăng sản lượng." Nhưng hầu hết mọi người chỉ biết tuyên bố, không biết lý do đằng sau. Chính xác thì tế bào cắt tư giảm tổn thất ở đâu? Và nếu các mảnh nhỏ hơn đồng nghĩa với dòng điện nhỏ hơn, tại sao ngành công nghiệp không cắt thành 16 hoặc 32 mảnh? Hãy bỏ qua các công thức phức tạp và sử dụng các phép loại suy đơn giản để đi qua logic cơ bản, lợi ích và hạn chế của PV cắt tư trong một lần.

Nguyên Lý Cốt Lõi: Định Luật Bình Phương Dòng Điện Đằng Sau Việc Cắt Tế Bào

Bất cứ khi nào dòng điện chạy qua một dây dẫn PV (ribbon, thanh cái, đường lưới), tổn thất là không thể tránh khỏi. Công thức tổn thất công suất là:

P = I²R (tổn thất công suất = bình phương dòng điện × điện trở)

Bình phương là điểm mấu chốt ở đây. Tổn thất và dòng điện không di chuyển theo đường thẳng cùng nhau. Một sự giảm nhỏ trong dòng điện mang lại sự giảm lớn trong tổn thất.

1. Tế bào đầy đủ → tế bào nửa (mô-đun cắt nửa)

Dòng điện trên mỗi mảnh giảm xuống 1/2 so với ban đầu, do đó tổn thất = (1/2)² = 1/4. Tổn thất đường dây giảm ngay 75%. Đó là lý do cốt lõi các mô-đun cắt nửa đã chiếm lĩnh thị trường.

2. Cắt nửa nâng cấp lên cắt tư

Dòng điện trên mỗi mảnh thu nhỏ xuống 1/4 so với tế bào đầy đủ ban đầu, do đó tổn thất = (1/4)² = 1/16. So với tế bào đầy đủ, tổn thất nội bộ giảm hơn 90%. So với mô-đun cắt nửa, tổn thất giảm mạnh một lần nữa.

Việc cắt cũng mang lại một lợi ích bổ sung. Các tế bào nhỏ hơn có nghĩa là ribbon kết nối có thể được làm mỏng hơn. Ribbon mỏng hơn che phủ ít hơn bề mặt trước của tế bào, do đó tổn thất che bóng giảm, tế bào hấp thụ nhiều ánh sáng hơn, và sản lượng tăng thêm một chút.

Tại thời điểm này, nhiều người hỏi: nếu các mảnh nhỏ hơn có nghĩa là dòng điện nhỏ hơn và tổn thất thấp hơn, tại sao ngành công nghiệp không cắt tế bào thành 16, 32, thậm chí 64 mảnh?

Câu trả lời rất rõ ràng: cắt nhiều hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn. Cắt tư mang theo sự đánh đổi giữa chi phí và tổn thất mà bạn không thể bỏ qua.

Hình dung: Sự giảm tổn thất đường dây thực sự xảy ra ở đâu?

Nhiều người biết rằng cắt tư có tổn thất đường dây thấp hơn, nhưng không thể xác định chính xác sự giảm nằm ở đâu. Hãy hình dung đường đi của dòng điện như nước chảy xuống đồi và mọi thứ sẽ rõ ràng.

Dòng điện quang sinh ra giống như mưa rơi đều từ đỉnh núi. Đường đi đầy đủ trải qua 5 giai đoạn: tiếp giáp PN → đường ngón (suối) → đường thanh cái (sông nhỏ) → ribbon (sông lớn) → thanh cái (sông lớn). Mỗi đoạn đều tạo ra tổn thất.

1. Phần không thay đổi: tổn thất đường ngón

Dù tế bào được cắt thành bao nhiêu mảnh, tổng lượng ánh sáng chiếu vào một đơn vị diện tích tế bào vẫn không đổi. Dòng điện và tốc độ bên trong các đường ngón không thay đổi, do đó tổn thất đường ngón và đường thanh cái không giảm.

2. Phần giảm nhiều: ribbon nối tế bào

Tế bào đầy đủ: dòng điện từ toàn bộ tế bào đổ vào một ribbon duy nhất, dòng điện cao và tổn thất cao.

Tế bào cắt tư: chỉ 1/4 diện tích tế bào có dòng điện chạy qua mỗi ribbon, do đó dòng điện ribbon giảm mạnh.

Dữ liệu ngành cho thấy tổn thất ribbon chiếm 60% tổng tổn thất nội bộ của module. Bằng cách giảm dòng điện ribbon, cắt tư tiết kiệm được một phần lớn tổn thất điện năng đó.

Nhược điểm ẩn: Tổn thất thanh cái ăn mòn lợi ích

Tổn thất ribbon giảm nhiều, trông có vẻ hoàn toàn có lợi. Nhưng cắt tư yêu cầu thiết kế lại mạch, và điều này mang đến hai nhược điểm.

1. Chiều dài thanh cái tăng vọt

Module cắt tư cần thêm các thanh cái. Tổng chiều dài thanh cái tăng từ 3,4 mét lên 8 mét, gần gấp đôi, và chi phí vật liệu cũng tăng theo.

2. Tổn thất thanh cái mới triệt tiêu một phần lợi ích

Tổn thất thanh cái chiếm 20% tổng tổn thất của module. Khi kéo dài, tổn thất đường dây thanh cái tổng thể tăng 50%.

Tính nhanh: gần 40% những gì cắt tư tiết kiệm được trên ribbon bị mất đi do tổn thất thanh cái tăng thêm. Lợi ích đầu ra thực tế cuối cùng kém ấn tượng hơn nhiều so với lý thuyết.

Nhận định ngành: Có nên triển khai module cắt tư?

Dưới đây là toàn bộ ưu và nhược điểm của module cắt tư:

Ưu điểm

• Áp dụng định luật bình phương dòng điện, tổn thất trên dây ribbon giảm mạnh, do đó sản lượng lý thuyết vượt trội so với module full-cell và half-cut.

• Kết hợp với ribbon mỏng hơn để giảm che khuất phía trước và tăng diện tích nhận sáng của cell.

Nhược điểm

• Bố trí mạch thay đổi, số lượng và chiều dài busbar tăng gấp đôi, chi phí vật liệu tăng lên.

• Tổn thất busbar mới bù đắp phần lớn tiết kiệm năng lượng, do đó lợi ích thực tế bị hạn chế.

• Không thể cắt vô hạn: càng cắt nhiều, đường lưới, mối hàn và cấu trúc busbar càng phức tạp, tổn thất và chi phí sản xuất tăng thêm nhanh chóng vượt quá mức tiết kiệm.

Hãy trao đổi

Cắt tư là bước tiến so với cắt đôi. Việc giảm tổn thất lý thuyết có vẻ tốt, nhưng chi phí busbar và tổn thất thêm đặt ra giới hạn cho lợi ích thực tế. Trên các hệ thống PV phân tán và nhà máy mặt đất lớn, bạn có nghĩ module cắt tư mang lại hiệu quả? Hãy để lại ý kiến bên dưới.

#SolarTech #QuarterCutModule #PVLineLoss

Quan điểm của Ooitech

Điều này thực sự cho thấy lợi ích của module phụ thuộc vào giai đoạn kết nối, không chỉ riêng cell. Khi bạn bố trí chiều rộng ribbon và đường đi busbar trên dây chuyền cắt tư, độ chính xác của máy hàn và căn chỉnh quyết định liệu bạn có thực sự thu được tiết kiệm I² hay không, hay lại mất đi qua busbar dài hơn. Chúng tôi đã thấy điều này trên các dây chuyền module chìa khóa trao tay của Ooitech, nơi cùng một thiết kế cell có thể chênh lệch vài watt tùy thuộc vào độ chặt chẽ của quy trình hàn và nối busbar. Nếu bạn muốn xem các bước này kết hợp như thế nào trên một sàn sản xuất thực tế, kênh YouTube của chúng tôi tại www.youtube.com/ooitech có nhiều video về dây chuyền đáng xem.