মাল্টি-কাট সোলার মডিউল: শেড প্রতিরোধের একটি ব্যবহারিক বিশ্লেষণ

মাল্টি-কাট সোলার মডিউল: কেন বিষয়টি ফিরে এসেছে

2025 সাল থেকে শুরু করে, পিভি শিল্পে 'মাল্টি-কাট' সোলার মডিউলের ধারণা আবার গরম হয়ে উঠেছে। এই বছরের SNEC প্রদর্শনীতে, অনেক মডিউল প্রস্তুতকারক থার্ড-কাট এবং কোয়ার্টার-কাট মডিউলের মতো নতুন ডিজাইন উপস্থাপন করেছেন। মনে হচ্ছে প্রস্তুতকারকরা আর প্রচলিত হাফ-কাট ফরম্যাটে সন্তুষ্ট নয়। শিল্প একটি খুব ব্যবহারিক প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করছে: একটি সোলার সেল কতবার কাটা যেতে পারে, এবং এটি কী বাস্তব মূল্য নিয়ে আসে?

এই নিবন্ধটি মাল্টি-কাট মডিউল কী, কেন সেগুলি আবার আলোচিত হচ্ছে, এবং শেডিং প্রতিরোধের ক্ষেত্রে তাদের কী সুবিধা এবং সীমাবদ্ধতা রয়েছে তা ঘনিষ্ঠভাবে দেখে।

মাল্টি-কাট সোলার মডিউল কী?

একটি 'মাল্টি-কাট' সোলার মডিউল সাধারণত বোঝায় যে একটি পূর্ণ আকারের সোলার সেলকে কয়েকটি ছোট সেল ইউনিটে কাটা হয়, যা পরে সিরিজ বা প্যারালাল সার্কিট ডিজাইনের মাধ্যমে আন্তঃসংযুক্ত করা হয় এবং একটি সম্পূর্ণ পিভি মডিউলে ল্যামিনেট করা হয়।

সাধারণ ফরম্যাটগুলির মধ্যে রয়েছে:

• হাফ-কাট সেল: একটি পূর্ণ সেল 2 টুকরোতে কাটা হয়, বর্তমানে মূলধারার ডিজাইন

• থার্ড-কাট সেল: একটি সেল 3 টুকরোতে কাটা হয়

• মাল্টি-কাট সেল: একটি সেল আরও ছোট টুকরোতে কাটা হয়, যেমন 4-কাট, 5-কাট বা 6-কাট ডিজাইন

• শিংগল্ড মডিউল: মাল্টি-কাট প্রয়োগের একটি বিশেষ ধরন, ওভারল্যাপিং সেল স্ট্রিপ সহ

দ্রষ্টব্য: উপরের চিত্রগুলি কেবলমাত্র সাধারণ সার্কিট ধারণা দেখায়। এগুলি নির্দিষ্ট প্রস্তুতকারকের সঠিক পণ্য ডিজাইন উপস্থাপন করে না।

কেন প্রস্তুতকারকরা মাল্টি-কাট ডিজাইন ব্যবহার করেন

মাল্টি-কাট ডিজাইনের মূল উদ্দেশ্য হল প্রতিটি সেল ইউনিটের অপারেটিং কারেন্ট কমানো এবং মডিউলের অভ্যন্তরীণ সার্কিট সংযোগ অপ্টিমাইজ করা। এর মাধ্যমে মডিউলটি জটিল বাস্তব-বিশ্বের অবস্থার অধীনে বৈদ্যুতিক ক্ষতি কমাতে এবং শক্তি উৎপাদন উন্নত করতে পারে।

প্রধান সুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছে:

• কম অপারেটিং কারেন্ট: একটি সোলার সেলকে ছোট ইউনিটে কাটার পর, প্রতিটি উপ-সেলের কারেন্ট সেই অনুযায়ী হ্রাস পায়।

• কম রেজিস্ট্যান্স লস: একটি পিভি মডিউলের অভ্যন্তরীণ রেজিস্ট্যান্স লস কারেন্টের বর্গের সমানুপাতিক।

Ploss = I²R

সুতরাং যখন কারেন্ট হ্রাস পায়, তখন রিবন, বাসবার এবং অভ্যন্তরীণ পরিবাহী পথে রেজিস্ট্যান্স লসও হ্রাস পায়।

• উচ্চতর মডিউল আউটপুট পাওয়ার: কম অভ্যন্তরীণ বৈদ্যুতিক ক্ষতির সাথে, মডিউলটি সাধারণত স্ট্যান্ডার্ড টেস্ট অবস্থার অধীনে একটি নির্দিষ্ট পাওয়ার লাভ অর্জন করতে পারে।

• হ্রাসকৃত হট স্পট ঝুঁকি: কম কারেন্ট আংশিক ছায়ায় উত্তাপ কমাতে সাহায্য করে, মডিউলের হট স্পট আচরণ উন্নত করে।

• উন্নত শেডিং সহনশীলতা: সঠিক সার্কিট ডিজাইনের সাথে, স্থানীয় ছায়ার প্রভাব একটি ছোট এলাকায় সীমাবদ্ধ করা যেতে পারে, যাতে অছায়িত এলাকাগুলি বিদ্যুৎ উৎপাদন চালিয়ে যেতে পারে।

সার্কিট ডিজাইন: কীভাবে স্থানীয় ছায়া সোলার মডিউল আউটপুটকে প্রভাবিত করে

একটি সোলার সেলকে মোটামুটিভাবে একটি কারেন্ট উৎস হিসেবে বিবেচনা করা যেতে পারে। ভালো সূর্যালোকে, সেলটি কারেন্ট উৎপন্ন করে। যখন সেলের একটি অংশ ছায়ায় থাকে, তখন এর বিদ্যুৎ উৎপাদন ক্ষমতা কমে যায় এবং আউটপুট কারেন্টও হ্রাস পায়।

চিত্র 6: একটি একক সেল স্ট্রিংয়ের আউটপুটে ছায়ার প্রভাব

প্রথাগত ফুল-সেল মডিউলে, একাধিক সেল সিরিজে সংযুক্ত হয়ে একটি সেল স্ট্রিং গঠন করে। যদি একটি সেল বা কয়েকটি সেল ছায়ায় থাকে, তবে ছায়াযুক্ত সেলগুলি পুরো স্ট্রিংয়ের কারেন্ট আউটপুট সীমিত করবে। সহজ ভাষায়, একই সেল স্ট্রিংয়ের আউটপুট কারেন্ট সাধারণত সবচেয়ে দুর্বল সেল দ্বারা নির্ধারিত হয়, যা প্রায়শই সবচেয়ে বেশি ছায়াযুক্ত সেল।

গুরুতর ছায়ার অধীনে, ছায়াযুক্ত সেলটি এমনকি বিপরীত বায়াসড হয়ে যেতে পারে। বিদ্যুৎ উৎপাদনের পরিবর্তে, এটি একটি বৈদ্যুতিক লোড হয়ে যায় এবং স্থানীয় তাপ উৎপন্ন করে। এটি সুপরিচিত হট স্পট প্রভাব।

হট স্পট ঝুঁকি কমাতে, পিভি মডিউল সাধারণত বাইপাস ডায়োড দিয়ে সজ্জিত থাকে। যখন একটি সেল স্ট্রিং গুরুতরভাবে ছায়াযুক্ত হয়, বাইপাস ডায়োড পরিবাহী হয় এবং আক্রান্ত স্ট্রিংকে বাইপাস করে কারেন্ট প্রবাহিত হতে দেয়। এটি সেলগুলিকে রক্ষা করে, কিন্তু বাইপাস করা স্ট্রিং আর শক্তি সরবরাহ করতে পারে না। ফলস্বরূপ, মডিউলের আউটপুট পাওয়ার উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়।

অতএব, একটি মডিউলের ছায়া প্রতিরোধ ক্ষমতা শুধুমাত্র সোলার সেল নিজেই নির্ধারণ করে না। এটি মডিউলের অভ্যন্তরীণ সার্কিট ডিজাইনের উপরও ব্যাপকভাবে নির্ভর করে।

মাল্টি-কাট মডিউলের মৌলিক যুক্তি: উচ্চ কারেন্টকে নিম্ন কারেন্টে বিভক্ত করা

একটি মাল্টি-কাট মডিউল স্ট্যান্ডার্ড সেলগুলিকে ছোট সেল ইউনিটে কাটে এবং তারপর উপযুক্ত সিরিজ এবং প্যারালাল সার্কিটের মাধ্যমে সংযুক্ত করে। ঐতিহ্যবাহী ফুল-সেল মডিউলের তুলনায়, মাল্টি-কাট ডিজাইনের একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হল প্রতিটি কাটা সেল ইউনিট কম কারেন্টে কাজ করে।

ধরুন একটি ফুল সেলের অপারেটিং কারেন্ট I0। যদি এটি সমানভাবে n টুকরোতে কাটা হয়, তাহলে প্রতিটি কাটা সেল ইউনিটের তাত্ত্বিক কারেন্ট প্রায়:

Icell = I0 / n

উদাহরণস্বরূপ:

• একটি হাফ-কাট মডিউলে, প্রতিটি হাফ-সেল ইউনিটের কারেন্ট প্রায় I0/2।

• একটি থার্ড-কাট মডিউলে, প্রতিটি থার্ড-কাট সেল ইউনিটের কারেন্ট প্রায় I0/3।

• একটি কোয়ার্টার-কাট মডিউলে, প্রতিটি কোয়ার্টার-কাট সেল ইউনিটের কারেন্ট প্রায় I0/4।

অবশ্যই, প্রকৃত কারেন্ট মান লেজার কাটিং গুণমান, এজ প্যাসিভেশন, রিবন ডিজাইন, রেজিস্ট্যান্স লস এবং মডিউল লেআউট দ্বারাও প্রভাবিত হয়। কিন্তু মৌলিক নীতি থেকে, মাল্টি-কাট সেল ইউনিটের অপারেটিং কারেন্ট ফুল সেলের তুলনায় স্পষ্টতই কম।

যখন কারেন্ট হ্রাস পায়, তখন দুটি সরাসরি সুবিধা দেখা দেয়।

কম রেজিস্ট্যান্স লস

যখন কারেন্ট কমে যায়, রিবন এবং আন্তঃসংযোগ এলাকায় রেজিস্ট্যান্স লস উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। একটি কোয়ার্টার-কাট মডিউলের উদাহরণ নিলে, আদর্শ অবস্থায় অন্যান্য কারণ অপরিবর্তিত থাকলে, এর রেজিস্ট্যান্স লস তাত্ত্বিকভাবে একটি ফুল-সেল মডিউলের এক ষোলো ভাগে কমে যেতে পারে।

স্থানীয় ছায়ার প্রভাব আরও সহজে সীমিত করা যায়

আরও বিভক্ত সার্কিট ডিজাইনের সাথে, ছায়ার কারণে সৃষ্ট কারেন্ট অমিল একটি বৃহত্তর সেল স্ট্রিংকে প্রভাবিত করার পরিবর্তে একটি স্থানীয় এলাকায় সীমাবদ্ধ করা যেতে পারে।

উদাহরণস্বরূপ, যখন একই ক্ষেত্রফলের দুটি ছায়া বস্তু একটি ফুল-সেল মডিউল এবং একটি হাফ-কাট মডিউলের উপর পড়ে, তখন বস্তুটি ফুল-সেল মডিউলের একটি সম্পূর্ণ সেলের ৮০% ঢেকে দিতে পারে। হাফ-কাট মডিউলে, একই বস্তুটি দুটি হাফ-সেলের উপর বিতরণ হতে পারে, একটি হাফ-সেলের ৩০% এবং অন্যটির ৫০% ছায়া দেয়। এই ক্ষেত্রে, কারেন্টের অমিল প্যাটার্ন এবং প্রভাবিত এলাকা ভিন্ন হবে।

মূল বিষয়: আরও নমনীয় সিরিজ এবং প্যারালাল সার্কিট ডিজাইন

মাল্টি-কাট মডিউল ডিজাইন শুধু সেলকে ছোট টুকরোতে কাটার বিষয় নয়। ছায়া প্রতিরোধ ক্ষমতা নির্ধারণের প্রকৃত কারণ হল কাটার পর সেলগুলি কীভাবে সংযুক্ত হয়।

প্রচলিত ফুল-সেল মডিউলে, সেলগুলি সাধারণত সিরিজে সংযুক্ত থাকে এবং মডিউলটি তিনটি বাইপাস ডায়োড দ্বারা তিনটি সার্কিট বিভাগে বিভক্ত হয়। যখন একটি সেল গুরুতরভাবে ছায়াযুক্ত হয়, তখন এটি পুরো মডিউল এলাকার প্রায় এক-তৃতীয়াংশের আউটপুটকে প্রভাবিত করতে পারে।

মাল্টি-কাট মডিউলে, মূল বড় সেল স্ট্রিংকে আরও বিস্তারিত সিরিজ-প্যারালাল ডিজাইনের মাধ্যমে ছোট বিদ্যুৎ উৎপাদন ইউনিটে ভাগ করা যায়। প্যারালাল পাথগুলি আরও নমনীয় কারেন্ট বিতরণের অনুমতি দেয়।

একটি কোয়ার্টার-কাট মডিউল উদাহরণ হিসেবে নিলে, সঠিক সার্কিট বিন্যাসে, একটি একক কাট সেলের উপর ছায়ার প্রভাব সার্কিট এলাকার প্রায় এক-দ্বাদশাংশে সীমাবদ্ধ থাকতে পারে। তুলনামূলকভাবে, প্রচলিত ফুল-সেল বা হাফ-কাট মডিউলে, একই অবস্থানে ছায়া সেল স্ট্রিং আউটপুটের অনেক বড় অংশকে প্রভাবিত করতে পারে।

চিত্র ৭: ফুল-সেল, হাফ-কাট, থার্ড-কাট এবং কোয়ার্টার-কাট মডিউলের সমতুল্য সার্কিট ডায়াগ্রাম

চিত্র ৮: একই ৫০% ন্যূনতম বিদ্যুৎ উৎপাদন ইউনিটের ছায়ায়, শিংগলড মডিউলগুলি উচ্চতর শক্তি বজায় রাখতে পারে

অতএব, মাল্টি-কাট মডিউলগুলি আরও বিস্তারিত সার্কিট বিভাগ এবং প্যারালাল কারেন্ট পাথ ব্যবহার করে আংশিক ছায়ায় ভাল আউটপুট বজায় রাখতে পারে। মূল ডিজাইন যুক্তি অন্তর্ভুক্ত করে:

• সেলগুলিকে ছোট বিদ্যুৎ উৎপাদন ইউনিটে কাটা

• প্রয়োজনীয় মডিউল ভোল্টেজ অর্জনের জন্য সঠিক সিরিজ সংযোগ ব্যবহার করা

• প্রতিটি শাখায় কারেন্ট কমানোর জন্য প্যারালাল শাখা ব্যবহার করা

• ছায়াযুক্ত এলাকায় বিদ্যুৎ ক্ষতি সীমিত করতে বাইপাস ডায়োড ব্যবহার করা

• অছায়াযুক্ত এলাকাগুলিকে যতটা সম্ভব বিদ্যুৎ উৎপাদন চালিয়ে যেতে দেওয়া

গুরুত্বপূর্ণ সীমাবদ্ধতা: প্রতিটি ছায়া প্যাটার্নের অধীনে মাল্টি-কাট সবসময় ভাল নয়

যদিও এই নিবন্ধটি মাল্টি-কাট সার্কিট ডিজাইন কীভাবে ছায়া প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করতে পারে তার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, তবে প্রতিটি ছায়া পরিস্থিতিতে মাল্টি-কাট মডিউলগুলির সবসময় সুবিধা থাকে না।

উপরে আলোচিত মূল বিষয়টি হলো: যখন সেল ইউনিটের ছায়াঢাকা অনুপাত একই থাকে, তখন মাল্টি-কাট মডিউলগুলি প্রায়শই বেশি আউটপুট পাওয়ার অর্জন করে। তবে, একই ছায়ার আকার এবং আকৃতির অধীনে, প্রতিটি কাট সেল ইউনিটের ক্ষেত্রফল ছোট হওয়ায়, সেই ইউনিটের ছায়াঢাকা অনুপাত আসলে বেশি হতে পারে। এর ফলে আউটপুট পাওয়ার কমে যেতে পারে।

উদাহরণস্বরূপ, যখন মডিউলের ছোট দিক বরাবর ছায়া পড়ে, বিশেষ করে সকালের প্রথম দিকে বা বিকেলের শেষ দিকে যখন সূর্যের কোণ কম থাকে, তখন ছায়াটি কোষের নিচের সারি ঢেকে দিতে পারে। একটি হাফ-কাট মডিউলের জন্য, নিচের সারিটি মাত্র ৭০% ছায়াঢাকা হতে পারে। কিন্তু একটি কোয়ার্টার-কাট মডিউলের জন্য, প্রতিটি কাট সেলের উচ্চতা ছোট হওয়ায়, একই ছায়া কোয়ার্টার-কাট কোষের নিচের সারিটি সম্পূর্ণরূপে ঢেকে দিতে পারে। এর ফলে সংশ্লিষ্ট সার্কিট বিভাগে আউটপুটে উল্লেখযোগ্য হ্রাস হতে পারে, অথবা কোষ স্ট্রিংয়ের কিছু অংশ আউটপুট ক্ষমতা হারাতে পারে।

এছাড়াও, থার্ড-কাট মডিউলগুলির লেআউট এবং সার্কিট ডিজাইনের কারণে উপরে-নিচে অসমতা থাকতে পারে। যখন একই ছায়া এলাকা বা আকৃতি মডিউলের বিভিন্ন পাশে পড়ে, তখন প্রকৃত আউটপুট ক্ষতি একই নাও হতে পারে। কিছু নির্দিষ্ট ছায়া অবস্থায়, থার্ড-কাট মডিউলের পাওয়ার লস হাফ-কাট মডিউলের চেয়েও বেশি হতে পারে।

সুতরাং, ছায়ার কারণে পাওয়ার লস মূল্যায়ন করার সময়, আমরা শুধুমাত্র ছায়াঢাকা এলাকা দেখতে পারি না। আমাদের প্রকৃত অভ্যন্তরীণ সিরিজ-প্যারালাল সার্কিট বিতরণ, বাইপাস ডায়োড সুরক্ষা অঞ্চল, ছায়ার আকৃতি এবং ছায়ার অবস্থানও বিবেচনা করতে হবে।

উচ্চ শক্তি থেকে উচ্চ শক্তি সহনশীলতা

যেহেতু পিভি মডিউলের শক্তি ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে, শিল্প প্রতিযোগিতা আর শুধুমাত্র স্ট্যান্ডার্ড টেস্ট অবস্থার অধীনে পিক পাওয়ার নিয়ে নয়। প্রকৃত সোলার পাওয়ার প্ল্যান্টের জন্য, দীর্ঘমেয়াদী শক্তি উৎপাদন এবং জটিল অপারেটিং পরিবেশে স্থিতিশীলতা আরও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠছে।

কোয়ার্টার-কাট এবং অন্যান্য মাল্টি-কাট মডিউলগুলি ছোট সেল ইউনিট, কম অপারেটিং কারেন্ট এবং আরও নমনীয় সিরিজ-প্যারালাল সার্কিট ব্যবহার করে স্থানীয় ছায়ার মোট মডিউল আউটপুটে প্রভাব কমাতে। তাদের মূল মান সহজ: ছায়ার প্রভাব স্থানীয়করণ করা, অছায়াঢাকা এলাকাকে কাজ করতে রাখা এবং বাস্তব প্রয়োগে শক্তি উৎপাদনের স্থিতিশীলতা উন্নত করা।

বাণিজ্যিক ও শিল্প ছাদ, আবাসিক ছাদ, BIPV প্রকল্প এবং স্থানীয় ছায়ার ঝুঁকি আছে এমন অন্যান্য পরিস্থিতিতে, কোয়ার্টার-কাট মডিউলগুলি সিস্টেমের ফলন এবং অপারেশনাল নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রযুক্তিগত পথ হয়ে উঠতে পারে।

Ooitech-এর দৃষ্টিভঙ্গি

সরঞ্জাম সরবরাহকারী হিসেবে যিনি সোলার মডিউল উৎপাদন লাইনের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে কাজ করেন, Ooitech মাল্টি-কাট প্রযুক্তিকে কেবল একটি সেল-ফরম্যাট পরিবর্তন হিসেবে নয়, বরং একটি সম্মিলিত চ্যালেঞ্জ হিসেবে দেখে যার মধ্যে লেজার কাটিং নির্ভুলতা, স্ট্রিংিং স্থিতিশীলতা, সার্কিট বিন্যাস এবং গুণগত মান পরিদর্শন জড়িত। হাফ-কাট, থার্ড-কাট, কোয়ার্টার-কাট বা শিংগলড পণ্য বিবেচনা করা নির্মাতাদের জন্য, উৎপাদন লাইনকে মডিউলের বৈদ্যুতিক আর্কিটেকচারের সাথে একসাথে মূল্যায়ন করতে হবে, কারণ শেডিং পারফরম্যান্স দৃঢ়ভাবে নির্ভর করে প্রতিটি ছোট সেল ইউনিট কীভাবে আন্তঃসংযুক্ত এবং সুরক্ষিত তার উপর। আমাদের দৃষ্টিতে, মডিউল প্রতিযোগিতার পরবর্তী পর্যায়ে শুধুমাত্র নেমপ্লেট ওয়াটেজ তুলনা করা হবে না, বরং ধুলো, পাতা, ছাদের বাধা এবং নিম্ন কোণের ছায়ার অধীনে একটি মডিউল কতটা নির্ভরযোগ্যভাবে শক্তি উৎপাদন করে চলেছে তাও তুলনা করা হবে।