Introduction

Toute personne travaillant dans le photovoltaïque sait que les modules à cellules demi-coupées sont déjà omniprésents. Le quart de coupe, l'étape suivante, est commercialisé comme ayant « moins de pertes de ligne, plus de rendement ». Mais la plupart des gens ne connaissent que l'affirmation, pas la raison derrière. Où exactement une cellule quart de coupe réduit-elle ses pertes ? Et si des morceaux plus petits signifient un courant plus faible, pourquoi l'industrie ne découpe-t-elle pas simplement en 16 ou 32 morceaux ? Laissons de côté les formules complexes et utilisons des analogies simples pour parcourir la logique sous-jacente, les gains et les lacunes du PV quart de coupe en une seule fois.

Principe fondamental : la loi du carré du courant derrière la découpe des cellules

Chaque fois que le courant traverse un conducteur PV (ruban, barre omnibus, ligne de grille), la perte est inévitable. La formule de perte de puissance est :

P = I²R (perte de puissance = courant au carré × résistance)

Le carré est le point crucial ici. La perte et le courant n'évoluent pas en ligne droite ensemble. Une petite baisse du courant entraîne une grande baisse de la perte.

1. Cellule entière → demi-cellule (module demi-coupé)

Le courant par morceau tombe à 1/2 de l'original, donc la perte = (1/2)² = 1/4. La perte de ligne chute immédiatement de 75 %. C'est la raison principale pour laquelle les modules demi-coupés ont pris le dessus.

2. Demi-coupé amélioré en quart de coupe

Le courant par morceau se réduit à 1/4 de la cellule entière d'origine, donc la perte = (1/4)² = 1/16. Par rapport à une cellule entière, la perte interne chute de plus de 90 %. Par rapport à un module demi-coupé, la perte chute à nouveau fortement.

La découpe apporte également un bonus. Des cellules plus petites signifient que le ruban de connexion peut être plus fin. Un ruban plus fin couvre moins de la face avant de la cellule, donc la perte d'ombrage diminue, la cellule absorbe plus de lumière et le rendement augmente un peu plus.

À ce stade, beaucoup de gens demandent : si des morceaux plus petits signifient un courant plus faible et des pertes moindres, pourquoi l'industrie ne découpe-t-elle pas les cellules en 16, 32, voire 64 morceaux ?

La réponse est claire : plus de découpes n'est pas toujours mieux. La découpe en quart comporte un compromis coût-perte que vous ne pouvez pas ignorer.

Visualisation : où se produit réellement la réduction des pertes en ligne ?

Beaucoup de gens savent que la découpe en quart réduit les pertes en ligne, mais ne peuvent pas identifier où se situe la réduction. Imaginez le chemin du courant comme de l'eau coulant en descente et tout devient clair.

Le courant photogénéré est comme la pluie tombant uniformément du sommet de la montagne. Le chemin complet passe par 5 étapes : jonction PN → grille de doigts (ruisseau) → grille de busbar (petite rivière) → ruban (grande rivière) → busbar (fleuve). Chaque tronçon produit des pertes.

1. La partie qui ne change pas : les pertes dans les grilles

Peu importe en combien de morceaux la cellule est découpée, la lumière totale frappant une unité de surface de cellule reste la même. Le flux de courant et la vitesse à l'intérieur des grilles ne changent pas, donc les pertes dans les grilles de doigts et de busbars ne diminuent pas.

2. La partie qui diminue beaucoup : le ruban entre cellules

Cellule entière : le courant d'une cellule entière se déverse dans un seul ruban, courant élevé et pertes élevées.

Cellule découpée en quart : seulement 1/4 de la surface de la cellule traverse chaque ruban, donc le courant dans le ruban chute fortement.

Les données de l'industrie montrent que les pertes dans les rubans représentent 60 % des pertes internes totales d'un module. En réduisant le courant dans les rubans, la découpe en quart économise une grande partie de ces pertes de puissance.

L'inconvénient caché : les pertes dans les busbars grignotent les gains

Les pertes dans les rubans diminuent beaucoup, ce qui semble être un avantage total. Mais la découpe en quart nécessite une conception de circuit repensée, ce qui entraîne deux inconvénients.

1. La longueur des busbars augmente considérablement

Un module en quart nécessite des busbars supplémentaires. La longueur totale des busbars passe de 3,4 mètres à 8 mètres, presque le double, et le coût des matériaux augmente en conséquence.

2. Les nouvelles pertes dans les busbars annulent une partie du gain

Les pertes dans les busbars représentent 20 % des pertes totales du module. Une fois allongées, les pertes globales dans les busbars augmentent de 50 %.

Calcul rapide : près de 40 % de ce que la découpe en quart économise sur les rubans est repris par les pertes supplémentaires dans les busbars. Le gain de puissance réel est bien moins spectaculaire que ne le suggère la théorie.

Avis de l'industrie : Le quart de coupe vaut-il la peine d'être déployé ?

Voici tous les avantages et inconvénients des modules quart de coupe :

Avantages

• En suivant la loi du carré du courant, la perte de ligne du ruban chute fortement, donc la puissance théorique dépasse celle des modules pleine cellule et demi-coupe.

• S'associe avec un ruban plus fin pour réduire l'ombrage avant et augmenter la zone de réception de lumière de la cellule.

Inconvénients

• La disposition du circuit change, l'utilisation et la longueur des barres omnibus doublent, et le coût des matériaux augmente.

• La nouvelle perte de barre omnibus compense la plupart des économies d'énergie, donc le gain réel est limité.

• Pas de découpe infinie : plus il y a de découpes, plus les lignes de grille, les points de soudure et la structure des barres omnibus deviennent complexes, et la perte ajoutée ainsi que le coût de fabrication dépassent rapidement les économies.

Parlons-en

Le quart de coupe est une amélioration par rapport à la demi-coupe. La réduction théorique des pertes semble excellente, mais le coût des barres omnibus et les pertes supplémentaires plafonnent le rendement réel. Dans le PV distribué et les grandes centrales au sol, pensez-vous que les modules quart de coupe soient rentables ? Donnez votre avis ci-dessous.

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Point de vue d'Ooitech

Ce que cela montre vraiment, c'est que les gains des modules se jouent ou se perdent au niveau de l'interconnexion, pas seulement dans la cellule. Lorsque vous définissez la largeur du ruban et le routage des barres omnibus sur une ligne quart de coupe, la précision de la machine à souder et l'alignement déterminent si vous capturez réellement cette économie I² ou si vous la perdez via des barres omnibus plus longues. Nous avons vu cela se produire sur les lignes de modules clés en main d'Ooitech, où la même conception de cellule peut varier de plusieurs watts selon la rigueur du processus de stringing et de bussing. Si vous voulez voir comment ces étapes se combinent sur un véritable site de production, notre chaîne YouTube à www.youtube.com/ooitech contient de nombreuses séquences de ligne qui valent le coup d'œil.