مقدمة

أي شخص يعمل في مجال الطاقة الكهروضوئية يعرف أن وحدات الخلايا المقطوعة إلى نصفين موجودة بالفعل في كل مكان. الوحدات المقطوعة إلى أرباع، وهي الخطوة التالية، تُسوق على أنها "فقدان خط أقل، إنتاج أعلى." لكن معظم الناس يعرفون فقط الادعاء، وليس السبب وراءه. أين بالضبط تقطع الخلية المقطوعة إلى أرباع فقدانها؟ وإذا كانت القطع الأصغر تعني تيارًا أصغر، فلماذا لا تقطع الصناعة إلى 16 أو 32 قطعة؟ دعنا نتخلى عن الصيغ الكثيفة ونستخدم تشبيهات بسيطة لشرح المنطق الأساسي، والمكاسب، وأوجه القصور في الخلايا الكهروضوئية المقطوعة إلى أرباع دفعة واحدة.

المبدأ الأساسي: قانون مربع التيار وراء قطع الخلايا

كلما تدفق التيار عبر موصل كهروضوئي (شريط، قضيب نحاسي، خط شبكي)، يكون الفقدان لا مفر منه. صيغة فقدان الطاقة هي:

P = I²R (فقدان الطاقة = مربع التيار × المقاومة)

المربع هو النقطة الأساسية هنا. الفقدان والتيار لا يتحركان في خط مستقيم معًا. انخفاض صغير في التيار يؤدي إلى انخفاض كبير في الفقدان.

1. خلية كاملة → خلية نصف (وحدة مقطوعة إلى نصفين)

ينخفض التيار لكل قطعة إلى 1/2 من الأصل، لذا الفقدان = (1/2)² = 1/4. ينخفض فقدان الخط بنسبة 75% فورًا. هذا هو السبب الأساسي وراء سيطرة الوحدات المقطوعة إلى نصفين.

2. ترقية من نصف إلى ربع

يتقلص التيار لكل قطعة إلى 1/4 من الخلية الكاملة الأصلية، لذا الفقدان = (1/4)² = 1/16. مقارنة بالخلية الكاملة، ينخفض الفقدان الداخلي بأكثر من 90%. مقارنة بالوحدة المقطوعة إلى نصفين، ينخفض الفقدان بشكل حاد مرة أخرى.

يأتي القطع بمكافأة أيضًا. الخلايا الأصغر تعني أن الشريط المطابق يمكن أن يكون أرق. الشريط الأرق يغطي مساحة أقل من الوجه الأمامي للخلية، لذا ينخفض فقدان التظليل، وتمتص الخلية ضوءًا أكثر، ويرتفع الإنتاج قليلاً.

في هذه المرحلة، يسأل الكثير من الناس: إذا كانت القطع الأصغر تعني تيارًا أقل وفقدانًا أقل، فلماذا لا تقطع الصناعة الخلايا إلى 16 أو 32 أو حتى 64 قطعة؟

الإجابة واضحة: المزيد من القطع ليس دائمًا أفضل. القطع الربعي يحمل تكلفة ومقايضة في الفقدان لا يمكن تجاهلها.

التصور: أين يحدث بالفعل تقليل فقدان الخط؟

يعرف الكثير من الناس أن القطع الربعي له فقدان خط أقل، لكنهم لا يستطيعون تحديد مكان التخفيض. تخيل مسار التيار مثل تدفق الماء إلى أسفل التل وسيصبح كل شيء واضحًا.

التيار المولد ضوئيًا يشبه المطر المتساقط بالتساوي من قمة الجبل. المسار الكامل يمر عبر 5 مراحل: تقاطع PN → خط الشبكة الإصبعي (جدول) → خط شبكة الحافلة (نهر صغير) → الشريط (نهر كبير) → الحافلة (نهر عظيم). كل مقطع ينتج فقدانًا.

1. الجزء الذي لا يتغير: فقدان خط الشبكة

بغض النظر عن عدد القطع التي تُقطع إليها الخلية، فإن إجمالي الضوء الساقط على وحدة مساحة الخلية يظل كما هو. تدفق التيار وسرعته داخل خطوط الشبكة لا يتغيران، لذا فقدان خط الشبكة الإصبعي وخط شبكة الحافلة لا ينخفض.

2. الجزء الذي ينخفض كثيرًا: الشريط بين الخلايا

الخلية الكاملة: يتدفق تيار الخلية بأكملها إلى شريط واحد، تيار عالٍ وفقدان عالٍ.

الخلية المقطوعة ربعيًا: يتدفق فقط 1/4 من تيار مساحة الخلية عبر كل شريط، لذا ينخفض تيار الشريط بشكل حاد.

تظهر بيانات الصناعة أن فقدان الشريط يمثل 60% من إجمالي الفقدان الداخلي للوحدة. من خلال تقليل تيار الشريط، يوفر القطع الربعي جزءًا كبيرًا من فقدان الطاقة هذا.

العيب الخفي: فقدان الحافلة يلتهم المكاسب

ينخفض فقدان الشريط كثيرًا، مما يبدو وكأنه مكسب كامل. لكن القطع الربعي يتطلب تصميم دائرة معاد، وهذا يجلب عيبين.

1. طول الحافلة يقفز للأعلى

الوحدة المقطوعة ربعيًا تحتاج إلى حواف إضافية. إجمالي طول الحافلة ينمو من 3.4 متر إلى 8 أمتار، أي ما يقرب من الضعف، وتكلفة المواد ترتفع معه.

2. فقدان الحافلة الجديد يلغي جزءًا من المكسب

يشكل فقدان الحافلة 20% من إجمالي فقدان الوحدة. بمجرد إطالتها، يرتفع إجمالي فقدان خط الحافلة بنسبة 50%.

حساب سريع: ما يقرب من 40% مما يوفره القطع الربعي على الشريط يلتهمه فقدان الحافلة الإضافي. المكسب الفعلي في الإخراج يكون أقل بكثير مما تشير إليه النظرية.

رأي الصناعة: هل يستحق الربع قطع الطرح؟

إليك الإيجابيات والسلبيات الكاملة لوحدات الربع قطع:

المزايا

• باستفادة من قانون مربع التيار، ينخفض فقدان خط الشريط بشكل حاد، لذا يكون الإخراج النظري أفضل من الوحدات كاملة الخلايا ونصف القطع.

• يقترن بشريط أرق لتقليل التظليل الأمامي وزيادة مساحة استقبال الضوء للخلية.

العيوب

• يتغير تخطيط الدائرة، ويتضاعف استخدام وصلات التجميع وطولها، وترتفع تكلفة المواد.

• فقدان وصلات التجميع الجديد يعوض معظم توفير الطاقة، لذا يكون الكسب الفعلي محدودًا.

• لا قطع لا نهائي: كلما زادت القطع، زاد تعقيد خطوط الشبكة ونقاط اللحام وهيكل وصلات التجميع، ويتجاوز الفقدان الإضافي وتكلفة التصنيع بسرعة التوفير.

لنتحدث

الربع قطع هو خطوة للأمام من نصف القطع. يبدو تقليل الفقدان النظري رائعًا، لكن تكلفة وصلات التجميع والفقدان الإضافي يضعان سقفًا للعائد الحقيقي. عبر أنظمة الطاقة الشمسية الموزعة ومحطات الأرض الكبيرة، هل تعتقد أن وحدات الربع قطع مجدية؟ شارك رأيك أدناه.

#تكنولوجيا_الشمسية #وحدة_ربع_قطع #فقدان_خط_الطاقة_الشمسية

رؤية Ooitech

ما يظهره هذا حقًا هو أن مكاسب الوحدة تعتمد على مرحلة التوصيل البيني، وليس فقط في الخلية. عندما تخطط لعرض الشريط ومسار وصلات التجميع على خط الربع قطع، فإن دقة آلة اللحام والتجميع تحدد ما إذا كنت ستلتقط توفير I² أم ستخسره عبر وصلات تجميع أطول. لقد رأينا هذا يحدث على خطوط Ooitech الجاهزة للوحدات، حيث يمكن لنفس تصميم الخلية أن يتأرجح بعدة واط اعتمادًا على مدى دقة عملية اللحام والتجميع. إذا كنت تريد رؤية كيفية تجميع هذه الخطوات على أرض الإنتاج الحقيقية، فإن قناتنا على YouTube www.youtube.com/ooitech تحتوي على الكثير من لقطات الخط الجديرة بالمشاهدة.