Einführung

Jeder, der in der PV-Branche arbeitet, weiß, dass Module mit halbierten Zellen bereits allgegenwärtig sind. Geviertelte Zellen, der nächste Schritt, werden mit „geringere Leitungsverluste, höhere Leistung“ beworben. Aber die meisten kennen nur die Behauptung, nicht den Grund dahinter. Wo genau spart eine geviertelte Zelle Verluste ein? Und wenn kleinere Stücke einen geringeren Strom bedeuten, warum schneidet die Industrie dann nicht einfach in 16 oder 32 Stücke? Lassen wir die komplizierten Formeln beiseite und verwenden einfache Analogien, um die zugrundeliegende Logik, die Vorteile und die Nachteile von geviertelten PV-Modulen auf einmal zu verstehen.

Kernprinzip: Das Stromquadratgesetz hinter dem Zellenschneiden

Immer wenn Strom durch einen PV-Leiter (Ribbon, Busbar, Gridline) fließt, sind Verluste unvermeidlich. Die Verlustleistungsformel lautet:

P = I²R (Verlustleistung = Strom zum Quadrat × Widerstand)

Das Quadrat ist hier der entscheidende Punkt. Verlust und Strom bewegen sich nicht linear zusammen. Ein kleiner Abfall des Stroms bringt einen großen Abfall des Verlusts.

1. Vollzelle → Halbzelle (Modul mit halbierten Zellen)

Der Strom pro Stück sinkt auf 1/2 des Originals, also Verlust = (1/2)² = 1/4. Der Leitungsverlust fällt sofort um 75 %. Das ist der Hauptgrund, warum sich Module mit halbierten Zellen durchgesetzt haben.

2. Halbzelle aufgerüstet zur Viertelzelle

Der Strom pro Stück schrumpft auf 1/4 der ursprünglichen Vollzelle, also Verlust = (1/4)² = 1/16. Im Vergleich zu einer Vollzelle sinkt der interne Verlust um mehr als 90 %. Im Vergleich zu einem Modul mit halbierten Zellen fällt der Verlust erneut stark ab.

Das Schneiden bringt auch einen zusätzlichen Vorteil. Kleinere Zellen bedeuten, dass das passende Ribbon dünner gemacht werden kann. Ein dünneres Ribbon bedeckt weniger von der Vorderseite der Zelle, sodass der Verschattungsverlust sinkt, die Zelle mehr Licht aufnimmt und die Leistung etwas weiter steigt.

An diesem Punkt fragen viele: Wenn kleinere Stücke geringeren Strom und niedrigere Verluste bedeuten, warum schneidet die Industrie die Zellen dann nicht in 16, 32 oder sogar 64 Stücke?

Die Antwort ist klar: Mehr Schnitte sind nicht immer besser. Viertelschnitt bringt Kosten- und Verlustnachteile mit sich, die man nicht ignorieren kann.

Visualisierung: Wo genau tritt die reduzierte Leitungsverlust auf?

Viele wissen, dass Viertelschnitt geringere Leitungsverluste hat, können aber nicht genau sagen, wo die Reduktion stattfindet. Stellen Sie sich den Strompfad wie Wasser vor, das bergab fließt, und alles wird klar.

Der photogenerierte Strom ist wie Regen, der gleichmäßig vom Berggipfel fällt. Der gesamte Pfad durchläuft 5 Stufen: PN-Übergang → Fingergridline (Bach) → Busbargridline (kleiner Fluss) → Ribbon (großer Fluss) → Busbar (großer Strom). Jeder Abschnitt verursacht Verluste.

1. Der Teil, der sich nicht ändert: Gridline-Verlust

Egal in wie viele Stücke die Zelle geschnitten wird, die gesamte Lichteinstrahlung pro Flächeneinheit bleibt gleich. Der Stromfluss und die Geschwindigkeit in den Gridlines ändern sich nicht, daher sinken die Finger- und Busbar-Gridline-Verluste nicht.

2. Der Teil, der stark abnimmt: Zell-zu-Zell-Ribbon

Vollzelle: Der Strom einer gesamten Zelle fließt in ein einziges Ribbon, hoher Strom und hoher Verlust.

Viertelzelle: Nur 1/4 der Zellfläche Strom fließt durch jedes Ribbon, daher sinkt der Ribbon-Strom stark.

Branchendaten zeigen, dass Ribbon-Verluste 60% der gesamten internen Verluste eines Moduls ausmachen. Durch die Reduzierung des Ribbon-Stroms spart der Viertelschnitt einen großen Teil dieser Leistungsverluste ein.

Der versteckte Nachteil: Busbar-Verluste fressen die Gewinne auf

Ribbon-Verluste sinken stark, was zunächst wie ein reiner Vorteil aussieht. Aber der Viertelschnitt erfordert ein neu gestaltetes Schaltungslayout, was zwei Nachteile mit sich bringt.

1. Busbar-Länge steigt sprunghaft an

Ein Viertelschnitt-Modul benötigt zusätzliche Busbars. Die gesamte Busbar-Länge wächst von 3,4 Metern auf 8 Meter, fast das Doppelte, und die Materialkosten steigen entsprechend.

2. Neue Busbar-Verluste heben einen Teil des Gewinns auf

Busbar-Verluste machen 20% der gesamten Modulverluste aus. Nach der Verlängerung steigen die gesamten Busbar-Leitungsverluste um 50%.

Schnelle Rechnung: Fast 40% dessen, was der Viertelschnitt am Ribbon einspart, wird durch die zusätzlichen Busbar-Verluste wieder aufgefressen. Der tatsächliche Leistungsgewinn ist weit weniger dramatisch als die Theorie vermuten lässt.

Branchenmeinung: Lohnt sich der Einsatz von Quarter-Cut?

Hier die vollständigen Vor- und Nachteile von Quarter-Cut-Modulen:

Vorteile

• Durch das Quadratstromgesetz sinken die Bandverluste drastisch, sodass die theoretische Leistung die von Vollzellen- und Halbzellenmodulen übertrifft.

• Kombinierbar mit dünneren Bändern, um die Frontverschattung zu reduzieren und die Lichteinstrahlungsfläche der Zelle zu vergrößern.

Nachteile

• Der Schaltungsaufbau ändert sich, die Anzahl und Länge der Busbars verdoppeln sich, und die Materialkosten steigen.

• Neue Busbar-Verluste gleichen den Großteil der Stromeinsparungen aus, sodass der tatsächliche Gewinn begrenzt ist.

• Kein unendliches Schneiden: Je mehr Schnitte, desto komplexer werden die Gitterlinien, Lötstellen und Busbar-Strukturen, und die zusätzlichen Verluste und Herstellungskosten übersteigen schnell die Einsparungen.

Lass uns reden

Quarter-Cut ist eine Weiterentwicklung von Half-Cut. Die theoretische Verlustreduzierung sieht gut aus, aber die Busbar-Kosten und zusätzlichen Verluste setzen dem tatsächlichen Nutzen eine Obergrenze. Bei verteilter PV und großen Freiflächenanlagen: Glauben Sie, dass sich Quarter-Cut-Module rechnen? Hinterlassen Sie Ihre Gedanken unten.

#SolarTech #QuarterCutModule #PVLineLoss

Ooitech's Sicht

Was dies wirklich zeigt, ist, dass Modulgewinne im Verbindungsschritt stehen oder fallen, nicht nur in der Zelle. Wenn Sie Bandbreite und Busbar-Führung auf einer Quarter-Cut-Linie planen, entscheiden die Präzision des Tabber-Stringers und die Ausrichtungsgenauigkeit, ob Sie die I²-Einsparung tatsächlich realisieren oder durch längere Busbars wieder verlieren. Wir haben dies auf schlüsselfertigen Ooitech-Modullinien erlebt, wo dasselbe Zelldesign je nach String- und Bussprozess um mehrere Watt schwanken kann. Wenn Sie sehen möchten, wie diese Schritte auf einer echten Produktionsfläche zusammenkommen, lohnt sich ein Blick auf unseren YouTube-Kanal unter www.youtube.com/ooitech – dort gibt es reichlich Linienmaterial.