मल्टी-कट सोलर मॉड्यूल: एक व्यावहारिक विश्लेषण

त्वरित उत्तर: मल्टी-कट सोलर मॉड्यूल एक पूरी सेल को तीन, चार या अधिक स्ट्रिप्स में विभाजित करते हैं और उन्हें इस तरह व्यवस्थित करते हैं कि प्रति स्ट्रिप करंट कम हो और रिबन में प्रतिरोधक हानि कम हो। यह विचार नया नहीं है — हाफ-कट इसी दिशा में पहला कदम था — लेकिन 2025 से मॉड्यूल पावर लक्ष्य बढ़ने और फोर-कट टूलिंग उपलब्ध होने के कारण यह फिर से प्रमुखता में आया। लाभ दो प्रभावों से आता है: पतली स्ट्रिप्स कम करंट ले जाती हैं, जिससे पतला रिबन और कम सीरीज़ प्रतिरोध संभव होता है, और छोटे सेल क्षेत्र का मतलब है कि टूटी हुई स्ट्रिप से कम आउटपुट का नुकसान होता है। लागतें हैं: कटिंग और स्ट्रिंगिंग कार्य कई गुना बढ़ जाना, स्थापन सहनशीलता कड़ी होना, और प्रति मॉड्यूल अधिक जोड़। इसलिए मल्टी-कट लाइन का व्यावहारिक विश्लेषण हमेशा उसी व्यापार पर आता है: सेल स्तर पर प्राप्त दक्षता बनाम कटिंग और स्ट्रिंगिंग स्टेशनों पर खोई उपज।

PV मॉड्यूल निर्माण · Jerry, Ooitech द्वारा

मल्टी-कट सोलर मॉड्यूल: यह विषय फिर से चर्चा में क्यों है

2025 से शुरू होकर, PV उद्योग में "मल्टी-कट" सोलर मॉड्यूल का विचार फिर से गर्म हो गया है। इस साल के SNEC प्रदर्शनी में, कई मॉड्यूल निर्माताओं ने थर्ड-कट और क्वार्टर-कट मॉड्यूल जैसे नए डिज़ाइन प्रस्तुत किए। ऐसा लगता है कि निर्माता अब पारंपरिक हाफ-कट प्रारूप से संतुष्ट नहीं हैं। उद्योग एक बहुत ही व्यावहारिक प्रश्न पूछ रहा है: एक सोलर सेल को कितनी बार काटा जा सकता है, और इससे वास्तविक मूल्य क्या मिलता है?

यह लेख इस बात पर गहराई से नज़र डालता है कि मल्टी-कट मॉड्यूल क्या हैं, उन पर फिर से चर्चा क्यों हो रही है, और छाया प्रतिरोध के संदर्भ में उनके क्या फायदे और सीमाएँ हैं।

मल्टी-कट सोलर मॉड्यूल क्या है?

एक "मल्टी-कट" सोलर मॉड्यूल का आमतौर पर मतलब है कि एक पूर्ण आकार के सोलर सेल को कई छोटे सेल इकाइयों में काटा जाता है, जिन्हें फिर श्रृंखला या समानांतर सर्किट डिज़ाइन के माध्यम से जोड़ा जाता है और एक पूर्ण PV मॉड्यूल में लेमिनेट किया जाता है।

सामान्य प्रारूपों में शामिल हैं:

• हाफ-कट सेल: एक पूर्ण सेल को 2 टुकड़ों में काटा जाता है, वर्तमान में मुख्यधारा का डिज़ाइन

• थर्ड-कट सेल: एक सेल को 3 टुकड़ों में काटा जाता है

• मल्टी-कट सेल: एक सेल को अधिक छोटे टुकड़ों में काटा जाता है, जैसे 4-कट, 5-कट या 6-कट डिज़ाइन

• शिंगल्ड मॉड्यूल: मल्टी-कट अनुप्रयोग का एक विशेष प्रकार भी, जिसमें ओवरलैपिंग सेल स्ट्रिप्स होती हैं

नोट: उपरोक्त आरेख केवल विशिष्ट सर्किट अवधारणाओं को दिखाते हैं। वे विशिष्ट निर्माताओं के सटीक उत्पाद डिज़ाइन का प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं।

निर्माता मल्टी-कट डिज़ाइन क्यों उपयोग करते हैं

मल्टी-कट डिज़ाइन का मुख्य उद्देश्य प्रत्येक सेल इकाई के ऑपरेटिंग करंट को कम करना और मॉड्यूल के आंतरिक सर्किट कनेक्शन को अनुकूलित करना है। ऐसा करके, मॉड्यूल विद्युत हानि को कम कर सकता है और जटिल वास्तविक दुनिया की स्थितियों में ऊर्जा उत्पादन में सुधार कर सकता है।

मुख्य लाभों में शामिल हैं:

• कम ऑपरेटिंग करंट: जब सौर सेल को छोटे हिस्सों में काटा जाता है, तो प्रत्येक उप-सेल की धारा तदनुसार कम हो जाती है।

• कम प्रतिरोध हानि: पीवी मॉड्यूल की आंतरिक प्रतिरोध हानि धारा के वर्ग के समानुपाती होती है।

Ploss = I²R

इसलिए जब धारा कम होती है, तो रिबन, बसबार और आंतरिक चालक पथों में प्रतिरोध हानि भी कम हो जाती है।

• उच्च मॉड्यूल आउटपुट पावर: कम आंतरिक विद्युत हानि के साथ, मॉड्यूल आमतौर पर मानक परीक्षण स्थितियों के तहत एक निश्चित पावर लाभ प्राप्त कर सकता है।

• कम हॉट स्पॉट जोखिम: कम धारा आंशिक छायांकन के तहत हीटिंग को कम करने में मदद करती है, जिससे मॉड्यूल का हॉट स्पॉट व्यवहार बेहतर होता है।

• बेहतर छाया सहनशीलता: उचित सर्किट डिजाइन के साथ, स्थानीय छायांकन का प्रभाव छोटे क्षेत्र तक सीमित किया जा सकता है, जिससे अछायांकित क्षेत्र बिजली उत्पन्न करते रह सकते हैं।

सर्किट डिजाइन: स्थानीय छायांकन सौर मॉड्यूल आउटपुट को कैसे प्रभावित करता है

एक सौर सेल को मोटे तौर पर एक धारा स्रोत के रूप में देखा जा सकता है। अच्छी धूप में, सेल धारा उत्पन्न करता है। जब सेल का कुछ हिस्सा छायांकित होता है, तो इसकी बिजली उत्पन्न करने की क्षमता घट जाती है, और आउटपुट धारा भी कम हो जाती है।

चित्र 6: एकल सेल स्ट्रिंग के आउटपुट पर छायांकन का प्रभाव

पारंपरिक फुल-सेल मॉड्यूल में, कई सेल श्रृंखला में जुड़े होते हैं और एक सेल स्ट्रिंग बनाते हैं। यदि एक सेल या कुछ सेल छायांकित होते हैं, तो छायांकित सेल पूरी स्ट्रिंग के धारा आउटपुट को सीमित कर देंगे। सरल शब्दों में, एक ही सेल स्ट्रिंग का आउटपुट करंट आमतौर पर सबसे कमजोर सेल द्वारा निर्धारित होता है, जो अक्सर सबसे अधिक छायांकित सेल होता है।

गंभीर छायांकन के तहत, छायांकित सेल रिवर्स बायस्ड भी हो सकता है। बिजली उत्पन्न करने के बजाय, यह एक विद्युत भार बन जाता है और स्थानीय गर्मी पैदा करता है। यह प्रसिद्ध हॉट स्पॉट प्रभाव है।

हॉट स्पॉट जोखिम को कम करने के लिए, पीवी मॉड्यूल आमतौर पर बाईपास डायोड से लैस होते हैं। जब एक सेल स्ट्रिंग गंभीर रूप से छायांकित होती है, तो बाईपास डायोड चालू हो जाता है और करंट को प्रभावित स्ट्रिंग को बायपास करने की अनुमति देता है। यह सेल की सुरक्षा करता है, लेकिन बायपास की गई स्ट्रिंग अब बिजली में योगदान नहीं कर सकती है। परिणामस्वरूप, मॉड्यूल आउटपुट पावर काफी कम हो जाती है।

इसलिए, मॉड्यूल की छाया प्रतिरोधक क्षमता केवल सौर सेल द्वारा ही निर्धारित नहीं होती है। यह मॉड्यूल के आंतरिक सर्किट डिजाइन पर भी काफी हद तक निर्भर करती है।

मल्टी-कट मॉड्यूल का मूल तर्क: उच्च धारा को निम्न धारा में विभाजित करना

मल्टी-कट मॉड्यूल मानक सेलों को छोटी सेल इकाइयों में काटता है और फिर उन्हें उपयुक्त श्रृंखला और समानांतर सर्किट के माध्यम से जोड़ता है। पारंपरिक फुल-सेल मॉड्यूल की तुलना में, मल्टी-कट डिज़ाइन की एक महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि प्रत्येक कट सेल इकाई कम धारा पर काम करती है।

मान लें कि एक फुल सेल की परिचालन धारा I0 है। यदि इसे समान रूप से n टुकड़ों में काटा जाता है, तो प्रत्येक कट सेल इकाई की सैद्धांतिक धारा लगभग होगी:

Icell = I0 / n

उदाहरण के लिए:

• हाफ-कट मॉड्यूल में, प्रत्येक हाफ-सेल इकाई की धारा लगभग I0/2 होती है।

• थर्ड-कट मॉड्यूल में, प्रत्येक थर्ड-कट सेल इकाई की धारा लगभग I0/3 होती है।

• क्वार्टर-कट मॉड्यूल में, प्रत्येक क्वार्टर-कट सेल इकाई की धारा लगभग I0/4 होती है।

बेशक, वास्तविक धारा मान भी प्रभावित होते हैं लेजर कटिंग गुणवत्ता, किनारा पैसिवेशन, रिबन डिज़ाइन, प्रतिरोध हानि और मॉड्यूल लेआउट से। लेकिन मूल सिद्धांत से, मल्टी-कट सेल इकाइयों की ऑपरेटिंग धारा स्पष्ट रूप से पूर्ण सेल की तुलना में कम होती है।

जब धारा कम हो जाती है, तो दो प्रत्यक्ष लाभ दिखाई देते हैं।

कम प्रतिरोध हानि

जब धारा घटती है, तो रिबन और अंतर्संबंध क्षेत्रों में प्रतिरोध हानि काफी कम हो जाती है। क्वार्टर-कट मॉड्यूल का उदाहरण लें, आदर्श परिस्थितियों में अन्य कारक अपरिवर्तित रहने पर, इसकी प्रतिरोध हानि सैद्धांतिक रूप से फुल-सेल मॉड्यूल की तुलना में सोलहवें हिस्से तक कम हो सकती है।

स्थानीय छाया प्रभाव को अधिक आसानी से सीमित किया जा सकता है

अधिक खंडित सर्किट डिज़ाइन के साथ, छाया के कारण होने वाली धारा असंगति को स्थानीय क्षेत्र तक सीमित किया जा सकता है, बजाय एक बड़े सेल स्ट्रिंग को प्रभावित करने के।

उदाहरण के लिए, जब समान क्षेत्र की दो छाया वस्तुएं एक फुल-सेल मॉड्यूल और एक हाफ-कट मॉड्यूल पर पड़ती हैं, तो वस्तु फुल-सेल मॉड्यूल में एक फुल सेल का 80% कवर कर सकती है। हाफ-कट मॉड्यूल में, वही वस्तु दो हाफ-सेलों पर वितरित हो सकती है, एक हाफ-सेल का 30% और दूसरे का 50% छायांकित करती है। इस मामले में, धारा असंगति पैटर्न और प्रभावित क्षेत्र अलग होंगे।

मुख्य बिंदु: अधिक लचीला श्रृंखला और समानांतर सर्किट डिज़ाइन

मल्टी-कट मॉड्यूल डिज़ाइन केवल सेलों को छोटे टुकड़ों में काटने के बारे में नहीं है। छाया प्रतिरोध को निर्धारित करने वाला वास्तविक कारक यह है कि काटने के बाद सेल कैसे जुड़े होते हैं।

पारंपरिक फुल-सेल मॉड्यूल में, सेल आमतौर पर श्रृंखला में जुड़े होते हैं, और मॉड्यूल को तीन बाईपास डायोड द्वारा तीन सर्किट खंडों में विभाजित किया जाता है। जब एक सेल गंभीर रूप से छायांकित होता है, तो यह पूरे मॉड्यूल क्षेत्र के लगभग एक तिहाई के आउटपुट को प्रभावित कर सकता है।

मल्टी-कट मॉड्यूल में, मूल बड़े सेल स्ट्रिंग को अधिक विस्तृत श्रृंखला-समानांतर डिज़ाइन के माध्यम से छोटी बिजली उत्पादन इकाइयों में विभाजित किया जा सकता है। समानांतर पथ भी अधिक लचीला करंट वितरण की अनुमति देते हैं।

क्वार्टर-कट मॉड्यूल को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, उचित सर्किट लेआउट के साथ, एक एकल कट सेल पर छायांकन का प्रभाव सर्किट क्षेत्र के लगभग बारहवें हिस्से तक सीमित किया जा सकता है। तुलनात्मक रूप से, पारंपरिक फुल-सेल या हाफ-कट मॉड्यूल में, समान स्थिति में छायांकन सेल स्ट्रिंग आउटपुट के बहुत बड़े हिस्से को प्रभावित कर सकता है।

चित्र 7: फुल-सेल, हाफ-कट, थर्ड-कट और क्वार्टर-कट मॉड्यूल के समतुल्य सर्किट आरेख

चित्र 8: न्यूनतम बिजली उत्पादन इकाई के समान 50% छायांकन के तहत, शिंगल्ड मॉड्यूल उच्च शक्ति बनाए रख सकते हैं

इसलिए, मल्टी-कट मॉड्यूल अधिक विस्तृत सर्किट खंडों और समानांतर करंट पथों का उपयोग करके आंशिक छायांकन के तहत बेहतर आउटपुट बनाए रख सकते हैं। मुख्य डिज़ाइन तर्क में शामिल हैं:

• सेल को छोटी बिजली उत्पादन इकाइयों में काटना

• आवश्यक मॉड्यूल वोल्टेज प्राप्त करने के लिए उचित श्रृंखला कनेक्शन का उपयोग करना

• प्रत्येक शाखा में करंट कम करने के लिए समानांतर शाखाओं का उपयोग करना

• छायांकित क्षेत्रों में बिजली हानि सीमित करने के लिए बाईपास डायोड का उपयोग करना

• अछायांकित क्षेत्रों को यथासंभव बिजली उत्पन्न करते रहने की अनुमति देना

महत्वपूर्ण सीमाएँ: मल्टी-कट हर छाया पैटर्न के तहत हमेशा बेहतर नहीं होता

हालाँकि यह लेख इस बात पर केंद्रित है कि मल्टी-कट सर्किट डिज़ाइन छायांकन प्रतिरोध को कैसे बेहतर बना सकता है, मल्टी-कट मॉड्यूल हर छायांकन परिदृश्य में हमेशा लाभप्रद नहीं होते हैं।

ऊपर चर्चा की गई मुख्य बात यह है: जब सेल इकाई का छायांकित अनुपात समान होता है, तो मल्टी-कट मॉड्यूल अक्सर उच्च आउटपुट पावर प्राप्त करते हैं। हालाँकि, समान छाया आकार और आकृति के तहत, क्योंकि प्रत्येक कट सेल इकाई का क्षेत्र छोटा होता है, उस इकाई का छायांकित अनुपात वास्तव में अधिक हो सकता है। इससे आउटपुट पावर में गिरावट आ सकती है।

उदाहरण के लिए, जब मॉड्यूल की छोटी भुजा के साथ छाया पड़ती है, विशेष रूप से सुबह जल्दी या देर दोपहर में जब सूर्य का कोण कम होता है, तो छाया कोशिकाओं की निचली पंक्ति को ढक सकती है। आधे-कटे मॉड्यूल के लिए, निचली पंक्ति केवल 70% छायांकित हो सकती है। लेकिन चौथाई-कटे मॉड्यूल के लिए, क्योंकि प्रत्येक कटी हुई कोशिका ऊंचाई में छोटी होती है, वही छाया चौथाई-कटी कोशिकाओं की निचली पंक्ति को पूरी तरह से ढक सकती है। इससे संबंधित सर्किट अनुभाग में आउटपुट में महत्वपूर्ण गिरावट आ सकती है, या कोशिका स्ट्रिंग का कुछ हिस्सा आउटपुट क्षमता खो सकता है।

इसके अलावा, तिहाई-कटे मॉड्यूल में लेआउट और सर्किट डिज़ाइन के कारण ऊपर-नीचे विषमता हो सकती है। जब समान छाया क्षेत्र या आकार मॉड्यूल के विभिन्न पक्षों पर दिखाई देता है, तो वास्तविक आउटपुट हानि समान नहीं हो सकती है। कुछ विशिष्ट छायांकन स्थितियों में, तिहाई-कटे मॉड्यूल में आधे-कटे मॉड्यूल की तुलना में अधिक बिजली हानि भी हो सकती है।

इसलिए, छाया के कारण होने वाली बिजली हानि का मूल्यांकन करते समय, हम केवल छायांकित क्षेत्र को नहीं देख सकते हैं। हमें वास्तविक आंतरिक श्रृंखला-समानांतर सर्किट वितरण, बायपास डायोड सुरक्षा क्षेत्र, छाया आकार और छाया स्थिति पर भी विचार करने की आवश्यकता है।

उच्च शक्ति से उच्च ऊर्जा लचीलापन तक

जैसे-जैसे पीवी मॉड्यूल की शक्ति बढ़ती जा रही है, उद्योग प्रतिस्पर्धा अब केवल मानक परीक्षण स्थितियों के तहत अधिकतम शक्ति के बारे में नहीं है। वास्तविक सौर ऊर्जा संयंत्रों के लिए, जटिल परिचालन वातावरण में दीर्घकालिक ऊर्जा उपज और स्थिरता अधिक महत्वपूर्ण होती जा रही है।

क्वार्टर-कट और अन्य मल्टी-कट मॉड्यूल छोटी कोशिका इकाइयों, कम ऑपरेटिंग करंट और अधिक लचीले श्रृंखला-समानांतर सर्किट का उपयोग करके कुल मॉड्यूल आउटपुट पर स्थानीय छायांकन के प्रभाव को कम करते हैं। उनका मूल मूल्य सरल है: छाया के प्रभाव को स्थानीयकृत करना, अछायांकित क्षेत्र को काम करते रहना, और वास्तविक अनुप्रयोगों में ऊर्जा उत्पादन स्थिरता में सुधार करना।

वाणिज्यिक और औद्योगिक छतों, आवासीय छतों, बीआईपीवी परियोजनाओं और स्थानीय छायांकन जोखिम वाले अन्य परिदृश्यों में, क्वार्टर-कट मॉड्यूल सिस्टम उपज और परिचालन विश्वसनीयता में सुधार के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीकी मार्ग बन सकते हैं।

Ooitech का दृष्टिकोण

एक उपकरण आपूर्तिकर्ता के रूप में जो सौर मॉड्यूल निर्माण लाइनों के साथ मिलकर काम करता है, Ooitech मल्टी-कट तकनीक को केवल सेल-प्रारूप परिवर्तन से अधिक मानता है; यह लेजर कटिंग सटीकता, स्ट्रिंग स्थिरता, सर्किट लेआउट और गुणवत्ता निरीक्षण से जुड़ी एक संयुक्त चुनौती है। हाफ-कट, थर्ड-कट, क्वार्टर-कट या शिंगल्ड उत्पादों पर विचार करने वाले निर्माताओं के लिए, उत्पादन लाइन का मूल्यांकन मॉड्यूल की विद्युत संरचना के साथ मिलकर किया जाना चाहिए, क्योंकि छायांकन प्रदर्शन काफी हद तक इस बात पर निर्भर करता है कि प्रत्येक छोटी सेल इकाई कैसे आपस में जुड़ी और सुरक्षित है। हमारे दृष्टिकोण में, मॉड्यूल प्रतिस्पर्धा का अगला चरण केवल नेमप्लेट वाट क्षमता की तुलना नहीं करेगा, बल्कि यह भी तुलना करेगा कि धूल, पत्तियों, छत की बाधाओं और कम-कोण छाया के तहत एक मॉड्यूल कितनी विश्वसनीय रूप से ऊर्जा उत्पन्न करता रहता है।