Moduli za Jua Zenye Kupunguzwa Mara Nyingi: Kwa Nini Mada Imerejea

Kuanzia mwaka 2025, wazo la moduli za jua "zenye kupunguzwa mara nyingi" limekuwa moto tena katika tasnia ya PV. Katika maonyesho ya SNEC ya mwaka huu, wazalishaji wengi wa moduli waliwasilisha miundo mipya kama vile moduli za theluthi-kata na robo-kata. Inaonekana wazalishaji hawajaridhika na muundo wa kawaida wa nusu-kata. Sekta inauliza swali la vitendo: seli moja ya jua inaweza kukatwa mara ngapi, na inaleta thamani gani halisi?

Makala hii inaangalia kwa kina moduli zenye kupunguzwa mara nyingi ni nini, kwa nini zinajadiliwa tena, na faida na mapungufu gani zina katika suala la ustahimilivu wa kivuli.

Moduli ya Jua Yenye Kupunguzwa Mara Nyingi ni Nini?

Moduli ya jua "yenye kupunguzwa mara nyingi" kwa kawaida inamaanisha kuwa seli kamili ya jua inakatwa katika vitengo vidogo kadhaa vya seli, ambavyo huunganishwa kwa njia ya mfululizo au sambamba na kuwekwa kwenye moduli kamili ya PV.

Miundo ya kawaida ni pamoja na:

• Seli za nusu-kata: seli moja kamili inakatwa vipande 2, kwa sasa ni muundo mkuu

• Seli za theluthi-kata: seli moja inakatwa vipande 3

• Seli zenye kupunguzwa mara nyingi: seli moja inakatwa vipande vidogo zaidi, kama vile miundo ya 4-kata, 5-kata au 6-kata

• Moduli za shingled: pia aina maalum ya matumizi ya kupunguzwa mara nyingi, na vipande vya seli vinavyopishana

Kumbuka: Michoro hapo juu inaonyesha tu dhana za kawaida za mzunguko. Haiwakilishi miundo halisi ya bidhaa za wazalishaji maalum.

Kwa Nini Wazalishaji Wanatumia Miundo ya Kupunguzwa Mara Nyingi

Kusudi kuu la muundo wa kupunguza sehemu nyingi ni kupunguza mkondo wa uendeshaji wa kila seli na kuboresha muundo wa mzunguko wa ndani wa moduli. Kwa kufanya hivyo, moduli inaweza kupunguza hasara za umeme na kuboresha uzalishaji wa nishati chini ya hali ngumu za ulimwengu halisi.

Faida kuu ni pamoja na:

• Mkondo wa chini wa uendeshaji: Baada ya seli ya jua kukatwa katika sehemu ndogo, mkondo wa kila sehemu ndogo hupungua ipasavyo.

• Hasara ndogo ya upinzani: Hasara ya upinzani wa ndani wa moduli ya PV inalingana na mraba wa mkondo.

Ploss = I²R

Kwa hivyo wakati mkondo unapungua, hasara ya upinzani katika ribbons, busbars na njia za ndani za upitishaji pia hupungua.

• Nguvu ya juu ya pato la moduli: Kwa hasara ndogo ya umeme ndani, moduli kwa kawaida inaweza kupata faida fulani ya nguvu chini ya hali za kawaida za majaribio.

• Hatari iliyopunguzwa ya sehemu zenye joto: Mkondo wa chini husaidia kupunguza joto chini ya kivuli cha sehemu, kuboresha tabia ya moduli ya sehemu zenye joto.

• Uvumilivu bora wa kivuli: Kwa muundo sahihi wa mzunguko, athari ya kivuli cha eneo inaweza kuwekwa kwenye eneo dogo, kuruhusu maeneo yasiyo na kivuli kuendelea kuzalisha nguvu.

Muundo wa Mzunguko: Jinsi Kivuli cha Eneo Kinavyoathiri Pato la Moduli ya Jua

Seli ya jua inaweza kuchukuliwa kama chanzo cha mkondo. Chini ya mwanga mzuri wa jua, seli huzalisha mkondo. Wakati sehemu ya seli ina kivuli, uwezo wake wa kuzalisha nguvu unashuka, na mkondo wa pato pia unapungua.

Kielelezo 6: Athari ya kivuli kwenye pato la mnyororo wa seli moja

Katika moduli ya jadi ya seli kamili, seli nyingi zimeunganishwa kwa mfululizo kuunda mnyororo wa seli. Ikiwa seli moja, au seli chache, zina kivuli, seli zenye kivuli zitapunguza mkondo wa pato wa mnyororo mzima. Kwa maneno rahisi, mkondo wa pato wa mnyororo huo wa seli kwa kawaida huamuliwa na seli dhaifu zaidi, ambayo mara nyingi ni seli iliyo na kivuli kikubwa zaidi.

Chini ya kivuli kikali, seli yenye kivuli inaweza hata kuwa na upendeleo wa nyuma. Badala ya kuzalisha nguvu, inakuwa mzigo wa umeme na hutoa joto la ndani. Hii ni athari inayojulikana ya sehemu zenye joto.

Ili kupunguza hatari ya sehemu zenye joto kali (hot spot), moduli za PV kwa kawaida huwa na diode za bypass. Wakati mstari mmoja wa seli unafunikwa kwa kiasi kikubwa, diode ya bypass hufanya kazi na kuruhusu mkondo kupita kwenye mstari ulioathirika. Hii inalinda seli, lakini mstari uliopitishwa hauwezi tena kuchangia nguvu. Kwa matokeo, nguvu ya pato la moduli hupungua kwa kiasi kikubwa.

Kwa hiyo, upinzani wa kufunikwa wa moduli haujabainishwa tu na seli ya jua yenyewe. Pia inategemea sana muundo wa mzunguko wa ndani wa moduli.

Mantiki ya Msingi ya Moduli za Kukata Mara Nyingi: Kugawanya Mkondo wa Juu kuwa Mkondo wa Chini

Moduli ya kukata mara nyingi hukata seli za kawaida kuwa vitengo vidogo vya seli na kisha kuziunganisha kwa njia ya mfululizo na sambamba inayofaa. Ikilinganishwa na moduli za jadi za seli kamili, kipengele kimoja muhimu cha muundo wa kukata mara nyingi ni kwamba kila kitengo cha seli kilichokatwa hufanya kazi kwa mkondo wa chini.

Chukulia mkondo wa uendeshaji wa seli kamili ni I0. Ikiwa imekatwa sawasawa kuwa vipande n, mkondo wa kinadharia wa kila kitengo cha seli kilichokatwa ni takriban:

Icell = I0 / n

Kwa mfano:

• Katika moduli ya nusu-kata, kila kitengo cha nusu-seli kina mkondo wa takriban I0/2.

• Katika moduli ya theluthi-kata, kila kitengo cha seli cha theluthi-kata kina mkondo wa takriban I0/3.

• Katika moduli ya robo-kata, kila kitengo cha seli cha robo-kata kina mkondo wa takriban I0/4.

Bila shaka, thamani halisi za mkondo pia huathiriwa na ubora wa kukata kwa leza, ukingo wa passivation, muundo wa utepe, upotevu wa upinzani na mpangilio wa moduli. Lakini kutoka kwa kanuni ya msingi, mkondo wa uendeshaji wa vitengo vya seli za kukata mara nyingi ni wazi kuwa chini kuliko ule wa seli kamili.

Wakati mkondo unapungua, faida mbili za moja kwa moja huonekana.

Upotevu wa Upinzani wa Chini

Wakati mkondo unapungua, upotevu wa upinzani katika utepe na maeneo ya uunganisho hupungua kwa kiasi kikubwa. Kwa mfano, katika moduli ya robo-kata, chini ya hali bora na mambo mengine yasiyobadilika, upotevu wake wa upinzani unaweza kinadharia kupunguzwa hadi moja kwa kumi na sita ya ule wa moduli ya seli kamili.

Athari ya Kufunikwa kwa Sehemu Inaweza Kudhibitiwa kwa Urahisi Zaidi

Kwa muundo wa mzunguko uliogawanywa zaidi, kutolingana kwa mkondo unaosababishwa na kivuli kunaweza kuzuiwa katika eneo la ndani badala ya kuathiri mstari mkubwa wa seli.

Kwa mfano, wakati vitu viwili vya kivuli vya eneo sawa vinaanguka kwenye moduli ya seli kamili na moduli ya nusu-kata, kitu kinaweza kufunika 80% ya seli moja kamili kwenye moduli ya seli kamili. Katika moduli ya nusu-kata, kitu kile kile kinaweza kusambazwa kwenye seli mbili za nusu, kukifunika 30% ya seli moja ya nusu na 50% ya nyingine. Katika hali hii, muundo wa kutolingana kwa sasa na eneo lililoathiriwa litakuwa tofauti.

Jambo Muhimu: Muundo wa Mzunguko wa Mfululizo na Sambamba Unaobadilika Zaidi

Muundo wa moduli ya kukata nyingi sio tu kukata seli vipande vidogo. Sababu halisi inayoamua upinzani wa kivuli ni jinsi seli zinavyounganishwa baada ya kukata.

Katika moduli ya jadi ya seli kamili, seli kwa kawaida huunganishwa kwa mfululizo, na moduli imegawanywa katika sehemu tatu za mzunguko na diode tatu za bypass. Wakati seli moja imefunikwa kwa kiasi kikubwa, inaweza kuathiri pato la karibu theluthi moja ya eneo lote la moduli.

Katika moduli ya kukata nyingi, mfuatano wa seli kubwa asili unaweza kugawanywa katika vitengo vidogo vya uzalishaji wa nguvu kupitia muundo wa mfululizo-sambamba wa kina zaidi. Njia za sambamba pia huruhusu usambazaji wa sasa unaobadilika zaidi.

Kwa kuchukua mfano wa moduli ya robo-kata, kwa mpangilio sahihi wa mzunguko, athari ya kivuli kwenye seli moja iliyokatwa inaweza kupunguzwa hadi karibu moja ya kumi na mbili ya eneo la mzunguko. Kwa kulinganisha, katika moduli za jadi za seli kamili au nusu-kata, kivuli katika nafasi ile ile kinaweza kuathiri sehemu kubwa zaidi ya pato la mfuatano wa seli.

Kielelezo 7: Michoro ya mzunguko sawia ya moduli za seli kamili, nusu-kata, theluthi-kata na robo-kata

Kielelezo 8: Chini ya kivuli sawa cha 50% cha kitengo cha chini cha uzalishaji wa nguvu, moduli za shingled zinaweza kudumisha nguvu ya juu zaidi

Kwa hivyo, moduli za kukata nyingi zinaweza kudumisha pato bora chini ya kivuli cha sehemu kwa kutumia sehemu za mzunguko za kina zaidi na njia za sasa za sambamba. Mantiki kuu ya muundo inajumuisha:

• Kukata seli katika vitengo vidogo vya uzalishaji wa nguvu

• Kutumia uunganisho sahihi wa mfululizo kufikia voltage inayohitajika ya moduli

• Kutumia matawi ya sambamba kupunguza sasa katika kila tawi

• Kutumia diode za bypass kupunguza upotevu wa nguvu katika maeneo yenye kivuli

• Kuruhusu maeneo yasiyo na kivuli kuendelea kuzalisha nguvu iwezekanavyo

Vikwazo Muhimu: Kukata Nyingi Si Bora Siku Zote Chini ya Kila Muundo wa Kivuli

Ingawa makala hii inazingatia jinsi muundo wa mzunguko wa kukata nyingi unaweza kuboresha upinzani wa kivuli, moduli za kukata nyingi si mara zote zina faida katika kila hali ya kivuli.

Jambo kuu lililojadiliwa hapo juu ni hili: wakati uwiano wa kivuli cha kitengo cha seli ni sawa, moduli zenye mikato mingi mara nyingi hufikia nguvu ya pato la juu zaidi. Hata hivyo, chini ya ukubwa na umbo sawa la kivuli, kwa sababu kila kitengo cha seli iliyokatwa kina eneo ndogo, uwiano wa kivuli cha kitengo hicho unaweza kuwa wa juu zaidi. Hii inaweza kusababisha nguvu ya pato kushuka.

Kwa mfano, wakati kivuli kinatokea kando ya upande mfupi wa moduli, hasa asubuhi mapema au alasiri wakati pembe ya jua iko chini, kivuli kinaweza kufunika safu ya chini ya seli. Kwa moduli iliyokatwa nusu, safu ya chini inaweza kuwa na kivuli cha 70% tu. Lakini kwa moduli iliyokatwa robo, kwa sababu kila seli iliyokatwa ni fupi kwa urefu, kivuli kile kile kinaweza kufunika kabisa safu ya chini ya seli zilizokatwa robo. Hii inaweza kusababisha kushuka kwa kiasi kikubwa kwa pato katika sehemu ya mzunguko inayolingana, au hata kufanya sehemu ya mfuatano wa seli kupoteza uwezo wa kutoa pato.

Zaidi ya hayo, moduli zilizokatwa theluthi zinaweza kuwa na ulinganifu wa juu-chini kutokana na mpangilio na muundo wa mzunguko. Wakati eneo au umbo sawa la kivuli linatokea pande tofauti za moduli, hasara halisi ya pato inaweza isiwe sawa. Katika hali fulani maalum za kivuli, moduli iliyokatwa theluthi inaweza hata kuwa na hasara kubwa zaidi ya nguvu kuliko moduli iliyokatwa nusu.

Kwa hiyo, wakati wa kutathmini hasara ya nguvu inayosababishwa na kivuli, hatuwezi kuangalia tu eneo lenye kivuli. Tunahitaji pia kuzingatia usambazaji halisi wa mzunguko wa mfululizo-sambamba wa ndani, maeneo ya ulinzi wa diode ya kupita, umbo la kivuli na nafasi ya kivuli.

Kutoka Nguvu ya Juu hadi Ustahimilivu wa Juu wa Nishati

Kadiri nguvu za moduli za PV zinavyoendelea kuongezeka, ushindani wa sekta sio tu kuhusu nguvu ya kilele chini ya hali za kawaida za majaribio. Kwa mitambo halisi ya nishati ya jua, mavuno ya nishati ya muda mrefu na uthabiti chini ya mazingira magumu ya uendeshaji yanazidi kuwa muhimu.

Moduli zilizokatwa robo na nyingine zenye mikato mingi hutumia vitengo vidogo vya seli, mkondo wa chini wa uendeshaji na mizunguko rahisi zaidi ya mfululizo-sambamba ili kupunguza athari za kivuli cha ndani kwenye pato la jumla la moduli. Thamani yao ya msingi ni rahisi: kuweka athari ya kivuli mahali, kuweka eneo lisilo na kivuli likifanya kazi, na kuboresha uthabiti wa uzalishaji wa nishati katika matumizi halisi.

Katika paa za biashara na viwanda, paa za makazi, miradi ya BIPV na mazingira mengine yenye hatari ya kivuli cha ndani, moduli zilizokatwa robo zinaweza kuwa njia muhimu ya kiufundi ya kuboresha mavuno ya mfumo na uaminifu wa uendeshaji.

Maoni ya Ooitech

Kama msambazaji wa vifaa vinavyofanya kazi kwa karibu na mistari ya utengenezaji wa paneli za jua, Ooitech inaona teknolojia ya kukata mara nyingi kuwa zaidi ya mabadiliko ya umbizo la seli; ni changamoto iliyojumuishwa inayohusisha usahihi wa kukata kwa leza, uthabiti wa kuunganisha, mpangilio wa mzunguko na ukaguzi wa ubora. Kwa watengenezaji wanaozingatia bidhaa za nusu-kata, theluthi-kata, robo-kata au shingled, mstari wa uzalishaji lazima utathminiwe pamoja na usanifu wa umeme wa moduli, kwa sababu utendaji wa kivuli unategemea sana jinsi kila kitengo kidogo cha seli kinavyounganishwa na kulindwa. Kwa maoni yetu, hatua inayofuata ya ushindani wa moduli haitalinganisha tu nguvu iliyotajwa kwenye jina, bali pia italinganisha jinsi moduli inavyozalisha nishati kwa uaminifu chini ya vumbi, majani, vizuizi vya paa na vivuli vya pembe za chini.