Moduli za Jua za Kukata Nyingi: Uchambuzi wa Vitendo wa Upinzani wa Kivuli

Moduli za Jua za Kukata Nyingi: Kwa Nini Mada Imerejea

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

Makala hii inachunguza kwa undani moduli za kukata nyingi ni nini, kwa nini zinajadiliwa tena, na faida na mapungufu gani zina katika suala la upinzani wa kivuli.

Moduli ya Jua ya Kukata Nyingi ni Nini?

Moduli ya jua ya "kukata nyingi" kwa kawaida inamaanisha kwamba seli kamili ya jua inakatwa katika vitengo vidogo kadhaa vya seli, ambavyo kisha huunganishwa kupitia muundo wa mzunguko wa mfululizo au sambamba na kuwekwa kwenye moduli kamili ya PV.

Miundo ya kawaida ni pamoja na:

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

• Seli za kukata theluthi: seli moja inakatwa vipande 3

• Seli za kukata nyingi: seli moja inakatwa vipande vidogo zaidi, kama vile miundo ya kukata 4, kukata 5 au kukata 6

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

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

Kwa Nini Watengenezaji Wanatumia Miundo ya Kukata Nyingi

Kusudi kuu la muundo wa kukata nyingi ni kupunguza mkondo wa uendeshaji wa kila kitengo cha seli na kuboresha muunganisho wa mzunguko wa ndani wa moduli. Kwa kufanya hivyo, moduli inaweza kupunguza upotezaji wa 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 vitengo vidogo, mkondo wa kila seli ndogo hupungua ipasavyo.

• Upotevu wa upinzani wa chini: Upotevu wa upinzani wa ndani wa moduli ya PV ni sawia na mraba wa mkondo.

Ploss = I²R

Kwa hiyo wakati mkondo unapungua, upotevu wa upinzani katika ribbons, busbars na njia za ndani za upitishaji pia hupungua.

• Nguvu ya juu ya pato la moduli: Kwa upotevu mdogo wa umeme wa ndani, moduli kwa kawaida inaweza kupata faida fulani ya nguvu chini ya hali za kawaida za mtihani.

• Hatari ya kupunguzwa ya hot spot: Mkondo wa chini husaidia kupunguza joto chini ya kivuli cha sehemu, kuboresha tabia ya hot spot ya moduli.

• Uvumilivu bora wa kivuli: Kwa muundo sahihi wa mzunguko, athari ya kivuli cha ndani inaweza kuwa mdogo kwa eneo ndogo, kuruhusu maeneo yasiyo na kivuli kuendelea kuzalisha nguvu.

Muundo wa Mzunguko: Jinsi Kivuli cha Ndani 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 imefunikwa na kivuli, uwezo wake wa kuzalisha nguvu hupungua, na mkondo wa pato pia hupungua.

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

Katika moduli ya jadi ya seli kamili, seli nyingi zimeunganishwa kwa mfululizo kuunda mstari wa seli. Ikiwa seli moja, au seli chache, zimefunikwa na kivuli, seli zilizofunikwa zitapunguza pato la mkondo wa mstari mzima. Kwa maneno rahisi, mkondo wa pato wa mstari 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 iliyofunikwa inaweza hata kuwa na upendeleo wa nyuma. Badala ya kuzalisha nguvu, inakuwa mzigo wa umeme na huzalisha joto la ndani. Hii ni athari inayojulikana ya hot spot.

Ili kupunguza hatari ya hot spot, moduli za PV kawaida huwa na diodes za bypass. Wakati mstari mmoja wa seli umefunikwa kwa kivuli kikubwa, diode ya bypass hufanya na kuruhusu mkondo kupita kwenye mstari ulioathirika. Hii inalinda seli, lakini mstari uliopitishwa hauwezi tena kuchangia nguvu. Kwa hiyo, nguvu ya pato la moduli hupungua kwa kiasi kikubwa.

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

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

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

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

Icell = I0 / n

Kwa mfano:

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

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

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

Bila shaka, thamani halisi za mkondo pia huathiriwa na ubora wa kukata kwa laser, upitishaji wa kingo, muundo wa utepe, upotezaji wa upinzani na mpangilio wa moduli. Lakini kutoka kwa kanuni ya msingi, mkondo wa uendeshaji wa vitengo vya seli zilizokatwa nyingi ni wazi kuwa chini kuliko ule wa seli kamili.

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

Upotezaji wa Chini wa Upinzani

Wakati mkondo unapungua, upotezaji wa upinzani katika utepe na maeneo ya uunganishaji hupungua kwa kiasi kikubwa. Kuchukua moduli ya kukata robo kama mfano, chini ya hali bora na mambo mengine yasiyobadilika, upotezaji wake wa upinzani unaweza kinadharia kupunguzwa hadi moja ya kumi na sita ya ule wa moduli ya seli kamili.

Athari ya Kivuli cha Eneo la Karibu Inaweza Kuzuiliwa Kwa Urahisi Zaidi

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

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

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

Muundo wa moduli ya kukata nyingi sio tu kuhusu kukata seli katika vipande vidogo. Jambo halisi linaloamua upinzani wa kivuli ni jinsi seli zinavyounganishwa baada ya kukata.

Katika moduli ya jadi ya seli kamili, seli 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, mstari mkubwa wa seli za awali unaweza kugawanywa katika vitengo vidogo vya uzalishaji wa nishati kupitia muundo wa kina zaidi wa mfululizo-sambamba. Njia za sambamba pia huruhusu usambazaji wa sasa kwa njia rahisi zaidi.

Kuchukua moduli ya kukata robo kama mfano, kwa mpangilio sahihi wa mzunguko, athari ya kufunikwa 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-kukata, kufunikwa katika nafasi sawa kunaweza kuathiri sehemu kubwa zaidi ya pato la mstari wa seli.

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

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

Kwa hiyo, moduli za kukata nyingi zinaweza kudumisha pato bora chini ya kufunikwa kwa sehemu kwa kutumia sehemu za mzunguko za kina zaidi na njia za sasa za sambamba. Mantiki ya msingi ya muundo inajumuisha:

• Kukata seli katika vitengo vidogo vya uzalishaji wa nishati

• Kutumia uunganisho sahihi wa mfululizo kufikia voltage inayohitajika ya moduli

• Kutumia matawi ya sambamba kupunguza sasa katika kila tawi

• Kutumia diode za bypass kupunguza upotezaji wa nishati katika maeneo yaliyofunikwa

• Kuruhusu maeneo yasiyofunikwa kuendelea kuzalisha nishati iwezekanavyo

Mapungufu Muhimu: Kukata Nyingi Si Bora Daima Chini ya Kila Mfumo wa Kufunikwa

Ingawa makala hii inazingatia jinsi muundo wa mzunguko wa kukata nyingi unavyoweza kuboresha upinzani wa kufunikwa, moduli za kukata nyingi hazina faida kila wakati katika kila hali ya kufunikwa.

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

Kwa mfano, wakati kivuli kinatokea kando ya upande mfupi wa moduli, hasa asubuhi na 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 za robo. Hii inaweza kusababisha kushuka kwa kiasi kikubwa kwa pato katika sehemu husika ya mzunguko, au hata kufanya sehemu ya mnyororo wa seli kupoteza uwezo wa kutoa pato.

Zaidi ya hayo, moduli zilizokatwa theluthi zinaweza kuwa na usawa wa juu-chini kutokana na muundo wa mpangilio na mzunguko. Wakati eneo au umbo la kivuli kile kile linatokea kwenye 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 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 ndani wa mfululizo-sambamba, maeneo ya ulinzi ya diode bypass, umbo la kivuli na nafasi ya kivuli.

Kutoka Nguvu ya Juu hadi Ustahimilivu wa Nishati ya Juu

Kadiri nguvu ya moduli za PV inavyoendelea kuongezeka, ushindani wa tasnia hauhusu tena tu 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 za kukata nyingi hutumia vitengo vidogo vya seli, mkondo wa chini wa uendeshaji na mizunguko rahisi zaidi ya mfululizo-sambamba ili kupunguza athari ya kivuli cha eneo 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 kibiashara na viwandani, paa za makazi, miradi ya BIPV na matukio mengine yenye hatari ya kivuli cha eneo, moduli zilizokatwa robo zinaweza kuwa njia muhimu ya kiteknolojia ya kuboresha mavuno ya mfumo na kuegemea kwa uendeshaji.

Maoni ya Ooitech

Kama msambazaji wa vifaa unaofanya kazi kwa karibu na njia za uzalishaji wa moduli za jua, Ooitech inaona teknolojia ya kukata mara nyingi kama zaidi ya mabadiliko ya muundo wa seli; ni changamoto ya pamoja inayohusisha usahihi wa kukata kwa leza, uthabiti wa kuunganisha, mpangilio wa mzunguko na ukaguzi wa ubora. Kwa wazalishaji wanaozingatia bidhaa za nusu-kata, theluthi-kata, robo-kata au shingled, njia ya uzalishaji lazima itathminiwe 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 ya jina, bali pia italinganisha jinsi moduli inavyoendelea kuzalisha nishati kwa uaminifu chini ya vumbi, majani, vizuizi vya paa na vivuli vya pembe za chini.