소개

PV 업계에 종사하는 사람이라면 하프컷 셀 모듈이 이미 널리 보급되어 있다는 것을 알고 있습니다. 그 다음 단계인 쿼터컷은 '라인 손실 감소, 출력 증가'로 마케팅됩니다. 하지만 대부분의 사람들은 그 주장만 알 뿐, 그背后的 이유는 모릅니다. 쿼터컷 셀이 정확히 어디서 손실을 줄이는 걸까요? 그리고 더 작은 조각이 더 작은 전류를 의미한다면, 업계는 왜 16조각이나 32조각으로 자르지 않을까요? 복잡한 공식은 생략하고 평이한 비유를 통해 쿼터컷 PV의 기본 논리, 이점, 그리고 단점을 한 번에 살펴보겠습니다.

핵심 원리: 셀 절단 뒤에 숨은 전류 제곱 법칙

전류가 PV 도체(리본, 버스바, 그리드라인)를 통해 흐를 때마다 손실은 불가피합니다. 전력 손실 공식은 다음과 같습니다:

P = I²R (전력 손실 = 전류 제곱 × 저항)

여기서 제곱이 핵심입니다. 손실과 전류는 직선 관계로 움직이지 않습니다. 전류가 약간만 떨어져도 손실은 크게 감소합니다.

1. 풀 셀 → 하프 셀 (하프컷 모듈)

조각당 전류가 원래의 1/2로 줄어들므로 손실 = (1/2)² = 1/4입니다. 라인 손실이 즉시 75% 감소합니다. 이것이 하프컷 모듈이 주류가 된 핵심 이유입니다.

2. 하프컷에서 쿼터컷으로 업그레이드

조각당 전류가 원래 풀 셀의 1/4로 줄어들므로 손실 = (1/4)² = 1/16입니다. 풀 셀과 비교하면 내부 손실이 90% 이상 감소합니다. 하프컷 모듈과 비교해도 손실이 다시 크게 줄어듭니다.

절단은 추가 이점도 제공합니다. 셀이 작아지면 연결 리본을 더 얇게 만들 수 있습니다. 더 얇은 리본은 셀 전면을 덜 가리므로 음영 손실이 줄어들고, 셀이 더 많은 빛을 흡수하여 출력이 약간 더 증가합니다.

이 시점에서 많은 사람들이 묻습니다: 더 작은 조각이 더 작은 전류와 더 낮은 손실을 의미한다면, 업계는 왜 셀을 16개, 32개, 심지어 64개로 자르지 않는가?

답은 명확합니다: 더 많이 자르는 것이 항상 더 좋은 것은 아닙니다. 쿼터컷은 무시할 수 없는 비용과 손실의 트레이드오프를 수반합니다.

시각화: 감소된 라인 손실은 실제로 어디서 발생하는가?

많은 사람들이 쿼터컷이 더 낮은 라인 손실을 가진다는 것을 알지만, 정확히 어디서 감소가 일어나는지 짚지 못합니다. 전류 경로를 물이 산 아래로 흐르는 것처럼 상상하면 모든 것이 이해됩니다.

광생성 전류는 산꼭대기에서 고르게 내리는 비와 같습니다. 전체 경로는 5단계를 거칩니다: PN 접합 → 핑거 그리드라인 (개울) → 버스바 그리드라인 (작은 강) → 리본 (큰 강) → 버스바 (큰 강). 모든 구간에서 손실이 발생합니다.

1. 변하지 않는 부분: 그리드라인 손실

셀이 몇 조각으로 잘리든, 단위 셀 면적에 닿는 총 빛의 양은 동일합니다. 그리드라인 내부의 전류 흐름과 속도는 변하지 않으므로, 핑거 및 버스바 그리드라인 손실은 줄어들지 않습니다.

2. 크게 줄어드는 부분: 셀 간 리본

풀셀: 전체 셀의 전류가 하나의 리본으로 집중되어 높은 전류와 높은 손실이 발생합니다.

쿼터컷 셀: 각 리본을 통해 셀 면적의 1/4만 흐르므로 리본 전류가 급격히 감소합니다.

업계 데이터에 따르면 리본 손실은 모듈 전체 내부 손실의 60%를 차지합니다. 리본 전류를 줄임으로써 쿼터컷은 해당 전력 손실의 큰 부분을 절약합니다.

숨겨진 단점: 버스바 손실이 이득을 잠식함

리본 손실이 크게 줄어들어 모든 것이 이점처럼 보입니다. 그러나 쿼터컷은 재설계된 회로 레이아웃이 필요하며, 이는 두 가지 단점을 가져옵니다.

1. 버스바 길이가 급증함

쿼터컷 모듈은 추가 버스바가 필요합니다. 총 버스바 길이가 3.4미터에서 8미터로 거의 두 배 증가하며, 재료비도 함께 상승합니다.

2. 새로운 버스바 손실이 이득의 일부를 상쇄함

버스바 손실은 모듈 전체 손실의 20%를 차지합니다. 길이가 늘어나면 전체 버스바 라인 손실이 50% 증가합니다.

간단한 계산: 쿼터컷이 리본에서 절약한 것의 거의 40%가 추가된 버스바 손실로 인해 다시 소비됩니다. 실제 출력 이득은 이론이 제시하는 것보다 훨씬 덜 극적입니다.

업계 의견: 쿼터컷 모듈 도입할 가치가 있을까?

쿼터컷 모듈의 장단점은 다음과 같습니다:

장점

• 전류 제곱 법칙에 따라 리본 라인 손실이 급감하여 이론적 출력이 풀셀 및 하프컷 모듈보다 높습니다.

• 더 얇은 리본과 결합하여 전면 차광을 줄이고 셀의 수광 면적을 늘립니다.

단점

• 회로 레이아웃이 변경되고 버스바 사용량과 길이가 두 배로 늘어나 재료비가 증가합니다.

• 새로운 버스바 손실이 전력 절감 효과의 대부분을 상쇄하여 실제 이득이 제한적입니다.

• 무한 절단은 불가능합니다: 절단 횟수가 많을수록 그리드 라인, 솔더 조인트, 버스바 구조가 더 복잡해지고 추가 손실과 제조 비용이 절감 효과를 빠르게 초과합니다.

문의하기

쿼터컷은 하프컷에서 한 단계 발전한 기술입니다. 이론적 손실 감소는 훌륭해 보이지만, 버스바 비용과 추가 손실이 실제 수익에 한계를 둡니다. 분산형 PV 및 대규모 지상 설치 발전소에서 쿼터컷 모듈이 경제성이 있다고 생각하시나요? 아래에 의견을 남겨주세요.

#태양광기술 #쿼터컷모듈 #PV라인손실

Ooitech의 견해

이것이 실제로 보여주는 것은 모듈의 이득이 셀뿐만 아니라 상호 연결 단계에서 결정된다는 점입니다. 쿼터컷 라인에서 리본 폭과 버스바 배치를 설계할 때, 태버-스트링거의 정밀도와 적층 정확도가 I² 절감 효과를 실제로 얻을지, 아니면 더 긴 버스바를 통해 손실로 되돌릴지를 결정합니다. Ooitech 턴키 모듈 라인에서 이러한 현상을 목격했는데, 동일한 셀 설계라도 스트링 및 버스 공정의 정밀도에 따라 수 와트가 차이가 났습니다. 이러한 단계가 실제 생산 현장에서 어떻게 결합되는지 확인하려면, 저희 YouTube 채널 www.youtube.com/ooitech 에서 다양한 라인 영상을 확인해 보시기 바랍니다.