はじめに

PV業界に携わる人なら誰でも、ハーフカットセルモジュールがすでに広く普及していることを知っています。次のステップであるクォーターカットは、「ライン損失の低減、高出力」として宣伝されています。しかし、ほとんどの人はその主張を知っているだけで、その背後にある理由は知りません。クォーターカットセルは、具体的にどこで損失を削減するのでしょうか？また、より小さな断片がより小さな電流を意味するのであれば、なぜ業界は16分割や32分割にしないのでしょうか？ここでは、複雑な数式を避け、平易な例えを用いて、クォーターカットPVの根底にある論理、利点、そして欠点を一度に説明します。

基本原理：セル切断の背後にある電流の二乗則

電流がPV導体（リボン、バスバー、グリッドライン）を流れるとき、損失は避けられません。電力損失の式は次のとおりです。

P = I²R（電力損失 = 電流の二乗 × 抵抗）

ここでのポイントは二乗です。損失と電流は直線的には動きません。電流のわずかな低下が、損失の大きな低下をもたらします。

1. フルセル → ハーフセル（ハーフカットモジュール）

1枚あたりの電流は元の1/2に低下するため、損失 = (1/2)² = 1/4。ライン損失は即座に75%低下します。これがハーフカットモジュールが普及した主な理由です。

2. ハーフカットからクォーターカットへのアップグレード

1枚あたりの電流は元のフルセルの1/4に縮小するため、損失 = (1/4)² = 1/16。フルセルと比較すると、内部損失は90%以上低下します。ハーフカットモジュールと比較しても、損失は再び急激に低下します。

切断にはさらなる利点もあります。セルが小さくなると、それに合わせてリボンを細くできます。リボンが細くなるとセルの前面を覆う面積が減るため、遮光損失が低下し、セルはより多くの光を吸収し、出力がさらに少し向上します。

この時点で多くの人が尋ねます：小片は電流が小さく損失も低いなら、なぜ業界はセルを16、32、さらには64枚に切断しないのか？

答えは明確です： 多くの切断が常に良いとは限りません。クォーターカットには無視できないコストと損失のトレードオフがあります。

視覚化：実際にライン損失の低減はどこで起こるのか？

多くの人はクォーターカットがライン損失を低減することを知っていますが、その低減がどこで起こるのかを特定できません。電流の経路を水が丘を流れ落ちるように考えると、すべてが理解できます。

光生成電流は、山頂から均等に降る雨のようなものです。全経路は5つの段階を経ます：PN接合 → フィンガーグリッドライン（小川） → バスバーグリッドライン（小さな川） → リボン（大きな川） → バスバー（大河）。各区間で損失が発生します。

1. 変わらない部分：グリッドライン損失

セルが何枚に切断されても、単位セル面積に当たる光の総量は変わりません。グリッドライン内の電流の流れと速度は変わらないため、 フィンガーとバスバーグリッドラインの損失は低下しません。

2. 大幅に低下する部分：セル間リボン

フルセル：セル全体の電流が1本のリボンに集中し、高電流・高損失となります。

クォーターカットセル：各リボンにはセル面積の1/4の電流しか流れないため、リボン電流が急激に減少します。

業界データによると、リボン損失はモジュールの内部損失全体の60%を占めます。リボン電流を削減することで、クォーターカットはその電力損失の大部分を節約します。

隠れた欠点：バスバー損失が利得を削る

リボン損失は大幅に低下し、一見すべてが利点に見えます。しかし、クォーターカットは回路レイアウトの再設計を必要とし、それには2つの欠点があります。

1. バスバー長が跳ね上がる

クォーターカットモジュールには追加のバスバーが必要です。総バスバー長は3.4メートルから8メートルに増加し、ほぼ倍増し、材料費もそれに伴って上昇します。

2. 新しいバスバー損失が利得の一部を相殺する

バスバー損失はモジュールの全損失の20%を占めます。長くなると、全体のバスバーライン損失は50%増加します。

簡単な計算：クォーターカットがリボンで節約した分の約40%が、追加されたバスバー損失によって食い尽くされます。実際の出力利得は、理論が示すほど劇的ではありません。

業界考察：クォーターカットは導入する価値があるか？

以下はクォーターカットモジュールの長所と短所の全容です：

利点

• 電流二乗則によりリボン線損失が大幅に低減し、理論上の出力はフルセルやハーフカットモジュールを上回ります。

• より薄いリボン線と組み合わせることで前面の遮光を減らし、セルの受光面積を増やします。

欠点

• 回路レイアウトが変わり、バスバーの使用量と長さが倍増し、材料費が上がります。

• 新しいバスバー損失が電力節約の大部分を相殺するため、実際の利得は限定的です。

• 無限の切断は不可能：切断回数が増えるほど、グリッド線、はんだ接合部、バスバー構造が複雑になり、追加損失と製造コストが節約を上回ります。

相談する

クォーターカットはハーフカットからの進化形です。理論上の損失低減は魅力的ですが、バスバーコストと追加損失が実際の利益に上限を設けます。分散型太陽光発電や大規模地上設置型プラントにおいて、クォーターカットモジュールは採算が取れると思いますか？ご意見をお聞かせください。

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Ooitechの見解

これが本当に示しているのは、モジュールの利得はセルだけでなく、相互接続段階で決まるということです。クォーターカットラインでリボン幅やバスバー配線を設計する際、タブバーストリンガーの精度とレイアップ精度が、I²節約を実際に獲得するか、長いバスバーで損失として逃がすかを決定します。Ooitechのターンキーモジュールラインでは、同じセル設計でもストリング工程とバス工程の精度によって数ワットの差が出るのを目の当たりにしてきました。これらの工程が実際の生産現場でどのように組み合わされるかご覧になりたい方は、当社のYouTubeチャンネル（ www.youtube.com/ooitech ）に多数のライン映像がありますので、ぜひご覧ください。