मल्टी-कट सोलर मॉड्यूल: विषय वापस क्यों आया

2025 से शुरू होकर, PV उद्योग में 'मल्टी-कट' सोलर मॉड्यूल का विचार फिर से गर्म हो गया है। इस वर्ष के SNEC प्रदर्शनी में, कई मॉड्यूल निर्माताओं ने तिहाई-कट और चौथाई-कट मॉड्यूल जैसे नए डिज़ाइन प्रस्तुत किए। ऐसा लगता है कि निर्माता अब पारंपरिक आधा-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 क्या वास्तविक मूल्य आता है?

यह लेख इस बात पर गहराई से नज़र डालता है कि मल्टी-कट मॉड्यूल क्या हैं, उन पर फिर से चर्चा क्यों की जा रही है, और शेडिंग 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 आपस में जोड़ा जाता है और एक पूर्ण PV मॉड्यूल में लैमिनेट किया जाता है।

सामान्य प्रारूपों में शामिल हैं:

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

• तिहाई-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 दर्शाते हैं। वे किसी विशिष्ट निर्माता के सटीक उत्पाद डिज़ाइन का प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं।

निर्माता मल्टी-कट डिज़ाइन का उपयोग क्यों करते हैं

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

मुख्य लाभों में शामिल हैं:

• कम ऑपरेटिंग करंट: सौर सेल को छोटी इकाइयों में काटने के बाद, प्रत्येक उप-सेल का करंट तदनुसार कम हो जाता है।

• कम प्रतिरोध हानि: PV मॉड्यूल की आंतरिक प्रतिरोध हानि करंट के वर्ग के समानुपाती होती है।

Ploss = I²R

इसलिए जब करंट कम होता है, तो रिबन, बसबार और आंतरिक प्रवाहकीय 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 गेन प्राप्त कर सकता है।

• कम हॉट स्पॉट जोखिम: कम करंट आंशिक छायांकन के तहत हीटिंग को कम करने में मदद करता है, जिससे मॉड्यूल के हॉट स्पॉट व्यवहार में सुधार होता है।

• बेहतर छायांकन सहनशीलता: उचित सर्किट डिज़ाइन के साथ, स्थानीय छायांकन के प्रभाव को एक छोटे क्षेत्र तक सीमित किया जा सकता है, जिससे अछायांकित क्षेत्र बिजली उत्पन्न करना जारी रख सकते हैं।

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

एक सौर सेल को मोटे तौर पर एक करंट स्रोत माना जा सकता है। अच्छी धूप में, सेल करंट उत्पन्न करता है। जब सेल का हिस्सा छायांकित होता है, तो इसकी बिजली उत्पादन क्षमता गिर जाती है, और आउटपुट करंट भी कम हो जाता है।

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

पारंपरिक फुल-सेल मॉड्यूल में, कई सेल एक सेल स्ट्रिंग बनाने के लिए श्रृंखला में जुड़े होते हैं। यदि एक सेल या कुछ सेल छायांकित हैं, तो छायांकित सेल पूरी स्ट्रिंग के करंट 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 उत्पन्न करता है। यह प्रसिद्ध हॉट स्पॉट प्रभाव है।

हॉट स्पॉट जोखिम को कम करने के लिए, PV मॉड्यूल आमतौर पर बाईपास डायोड से सुसज्जित 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 कोशिकाओं की रक्षा करता है, लेकिन बायपास की गई स्ट्रिंग अब बिजली का योगदान नहीं कर सकती है। परिणामस्वरूप, मॉड्यूल आउटपुट पावर काफी कम हो जाती है।

इसलिए, मॉड्यूल का छायांकन प्रतिरोध केवल सौर सेल द्वारा ही निर्धारित नहीं होता है। यह मॉड्यूल के आंतरिक सर्किट डिज़ाइन पर भी काफी हद तक निर्भर करता है।

मल्टी-कट मॉड्यूल का मूल तर्क: उच्च करंट को कम करंट में विभाजित करना

मल्टी-कट मॉड्यूल मानक कोशिकाओं 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 करंट पर काम करती है।

मान लें कि एक पूर्ण सेल का ऑपरेटिंग करंट I0 है। यदि इसे समान रूप से n टुकड़ों में काटा जाता है, तो प्रत्येक कट सेल इकाई का सैद्धांतिक करंट लगभग होता है:

Icell = I0 / n

उदाहरण के लिए:

• हाफ-कट मॉड्यूल में, प्रत्येक हाफ-सेल इकाई का करंट लगभग I0/2 होता है।

• थर्ड-कट मॉड्यूल में, प्रत्येक थर्ड-कट सेल इकाई का करंट लगभग I0/3 होता है।

• क्वार्टर-कट मॉड्यूल में, प्रत्येक क्वार्टर-कट सेल इकाई का करंट लगभग I0/4 होता है।

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

जब करंट कम हो जाता है, तो दो प्रत्यक्ष लाभ दिखाई देते हैं।

कम प्रतिरोध हानि

जब करंट घटता है, तो रिबन और इंटरकनेक्शन क्षेत्रों में प्रतिरोध हानि काफी कम हो जाती है। क्वार्टर-कट मॉड्यूल का उदाहरण लें, आदर्श परिस्थितियों में अन्य कारकों को अपरिवर्तित रखते हुए, इसकी प्रतिरोध हानि सैद्धांतिक रूप से फुल-सेल मॉड्यूल की तुलना में सोलहवें हिस्से तक कम हो सकती है।

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

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

उदाहरण के लिए, जब एक ही क्षेत्रफल की दो छायांकन वस्तुएं पूर्ण-सेल मॉड्यूल और आधे-कट मॉड्यूल पर पड़ती हैं, तो वस्तु पूर्ण-सेल मॉड्यूल में एक पूर्ण सेल के 80% भाग को ढक सकती है। आधे-कट मॉड्यूल में, वही वस्तु दो आधे-सेलों पर वितरित हो सकती है, एक आधे-सेल के 30% और दूसरे के 50% को छायांकित करती है। इस स्थिति में, धारा असंतुलन पैटर्न और प्रभावित क्षेत्र अलग-अलग होंगे।

मुख्य बिंदु: अधिक लचीली श्रृंखला और समानांतर सर्किट डिज़ाइन

मल्टी-कट मॉड्यूल डिज़ाइन केवल कोशिकाओं को छोटे टुकड़ों में काटने के बारे में नहीं है। छायांकन प्रतिरोध निर्धारित करने वाला वास्तविक कारक यह है कि काटने के बाद कोशिकाओं को कैसे जोड़ा जाता है।

पारंपरिक पूर्ण-सेल मॉड्यूल में, कोशिकाएं आमतौर पर श्रृंखला में जुड़ी होती हैं, और मॉड्यूल तीन बाईपास डायोड द्वारा तीन सर्किट खंडों में विभाजित होता है। जब एक कोशिका गंभीर रूप से छायांकित होती है, तो यह पूरे मॉड्यूल क्षेत्र के लगभग एक तिहाई के उत्पादन को प्रभावित कर सकती है।

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

एक क्वार्टर-कट मॉड्यूल को 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। तुलना में, पारंपरिक पूर्ण-सेल या आधे-कट मॉड्यूल में, उसी स्थिति में छायांकन सेल स्ट्रिंग आउटपुट के बहुत बड़े हिस्से को प्रभावित कर सकता है।

चित्र 7: पूर्ण-सेल, आधे-कट, तिहाई-कट और चौथाई-कट मॉड्यूल के समतुल्य सर्किट आरेख

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

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

• कोशिकाओं को छोटी बिजली उत्पादन इकाइयों में काटना

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

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

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

• अछायांकित क्षेत्रों को यथासंभव बिजली उत्पन्न करने की अनुमति देना

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

हालांकि 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।

ऊपर चर्चा किया गया मुख्य बिंदु यह है: जब सेल यूनिट का छायांकित अनुपात समान होता है, तो मल्टी-कट मॉड्यूल अक्सर अधिक आउटपुट पावर प्राप्त करते हैं। हालांकि, समान छाया आकार और आकृति के तहत, क्योंकि प्रत्येक कट सेल यूनिट का क्षेत्रफल छोटा होता है, उस यूनिट 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 छायांकन होता है, विशेष रूप से सुबह जल्दी या देर दोपहर जब सूर्य का कोण कम होता है, तो छाया सेल की निचली पंक्ति को ढक सकती है। आधे-कट मॉड्यूल के लिए, निचली पंक्ति केवल 70% छायांकित हो सकती है। लेकिन चौथाई-कट मॉड्यूल के लिए, क्योंकि प्रत्येक कट सेल की ऊंचाई कम होती है, वही छाया चौथाई-कट सेल की निचली पंक्ति को पूरी तरह से ढक सकती है। इससे संबंधित सर्किट सेक्शन में आउटपुट में महत्वपूर्ण गिरावट हो सकती है, या सेल स्ट्रिंग का कुछ हिस्सा आउटपुट क्षमता खो सकता है।

इसके अलावा, तिहाई-कट मॉड्यूल में लेआउट और सर्किट डिज़ाइन के कारण ऊपर-नीचे विषमता हो सकती है। जब समान छाया क्षेत्र या आकृति मॉड्यूल के विभिन्न पक्षों पर दिखाई देती है, तो वास्तविक आउटपुट हानि समान नहीं हो सकती है। कुछ विशिष्ट छायांकन स्थितियों में, तिहाई-कट मॉड्यूल में आधे-कट 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। हमें वास्तविक आंतरिक श्रृंखला-समानांतर सर्किट वितरण, बाईपास डायोड सुरक्षा क्षेत्र, छाया आकार और छाया स्थिति पर भी विचार करने की आवश्यकता है।

उच्च शक्ति से उच्च ऊर्जा लचीलापन तक

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

चौथाई-कट और अन्य मल्टी-कट मॉड्यूल छोटे सेल यूनिट, कम ऑपरेटिंग करंट और अधिक लचीले श्रृंखला-समानांतर सर्किट का उपयोग करके स्थानीय छायांकन के कुल मॉड्यूल आउटपुट पर प्रभाव को कम करते हैं। उनका मूल मूल्य सरल है: छाया के प्रभाव को स्थानीयकृत करें, अछायांकित क्षेत्र को काम करते रहने दें, और वास्तविक अनुप्रयोगों में ऊर्जा उत्पादन स्थिरता में सुधार करें।

वाणिज्यिक और औद्योगिक छतों, आवासीय छतों, BIPV परियोजनाओं और स्थानीय छायांकन जोखिम वाले अन्य परिदृश्यों में, चौथाई-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 एक संयुक्त चुनौती है जिसमें लेजर कटिंग सटीकता, स्ट्रिंगिंग स्थिरता, सर्किट लेआउट और गुणवत्ता निरीक्षण शामिल 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 किया जाना चाहिए, क्योंकि छायांकन प्रदर्शन इस बात पर दृढ़ता से निर्भर करता है कि प्रत्येक छोटी सेल इकाई कैसे आपस में जुड़ी और संरक्षित है। हमारे दृष्टिकोण में, मॉड्यूल प्रतिस्पर्धा का अगला चरण केवल नेमप्लेट वाटेज की तुलना नहीं करेगा, बल्कि यह भी तुलना करेगा कि धूल, पत्तियों, छत की बाधाओं और कम कोण वाली छायाओं के तहत एक मॉड्यूल कितनी विश्वसनीय रूप से ऊर्जा उत्पन्न करता रहता है।