Неліктен BC күн батареялары майысуға және қисаюға бейім
Мазмұны
Қысқа жауап: Артқы контактілі ұяшықтар алдыңғы контактілі ұяшықтарға қарағанда майысуға және деформацияға көбірек бейім, себебі екі полярлық контакті де артқы жағында орналасқан, сондықтан артқы металдандыру көлемі және ол енгізетін кернеу алдыңғы жаққа қатысты теңгерімсіз. Ұяшық күйдірілгеннен кейін салқындағанда, артқы металл металдандырылмаған алдыңғы бетке қарсы жиырылады, нәтижесінде 182 мм немесе 105 мм ұяшық бойынша миллиметрдің бөлшектерімен өлшенетін қисықтық пайда болады. Қатысатын өңдеу температуралары — кейінгі қадамдарда шамамен 110 °C, қоршаған ортаның шамамен 22 °C тірек мәніне қарсы — қанша дифференциалды жиырылу жинақталатынын анықтайды. Майысу маңызды, себебі деформацияланған ұяшық стрингерге немесе ламинатқа тегіс орнықпайды, бұл орналастыру қателерін, ламинациядан кейін инкапсулянттың біркелкі емес қалыңдығын және ең нашар жағдайда қосылыста микро-жарықтарды тудырады.
PV модуль өндірісі · Jerry, Ooitech
BC күн элементтерінің иілуі және деформациясы
Фотоэлектрлік технология бағыттары арасындағы қарқынды бәсекеде BC (артқы контактілі) күн элементтері тиімді және көрнекі таза дизайнымен ерекшеленеді. Алдыңғы бетінде металл тор сызықтарының болмауы BC элементтерін саладағы ең көп назар аударатын технологиялық бағыттардың біріне айналдырды.
Алайда, бұл таза көріністің артында қиын өндірістік мәселе жатыр: BC элементтері табиғи түрде иілуге және деформацияға бейім.
Сала мамандары атап өткендей, барлық электродтар артқы жағында орналасқан, сондықтан ұяшық табиғи түрде деформацияға бейім. Модульді жинау кезінде артқы жағына үнемі көбірек материалдар қосылады, соның ішінде оқшаулағыш жабысқақ, дәнекерлеу таспасыs, және дәнекер пастасы. Осы қабаттар жинақталған сайын, майысу мәселесі барған сайын ауырлауы мүмкін.
Сонымен, неліктен BC элементтері дәстүрлі күн элементтеріне қарағанда иілуге және деформацияға көбірек бейім?
1. Құрылымдық асимметрия деформация қаупін тудырады
BC элементінің ең ерекше белгісі - оң және теріс электродтардың екеуі де артқы бетінде орналасуы. Алдыңғы жағында металл тор сызықтары жоқ. Бұл дизайн жарық сіңіруін жақсартады, бірақ сонымен бірге құрылымдық әлсіздікті де тудырады.
Зерттеулер көрсеткендей, BC ұяшықтары электродтары алдыңғы және артқы беттерге бөлінген TOPCon ұяшықтарына қарағанда айтарлықтай үлкен майысуды көрсетеді. Ұқсас артқы құрылымдарда алдыңғы тор сызықтары артқы жағындағы қысқарудан болатын деформацияны ішінара өтей алады.
BC элементтерінде мұндай алдыңғы тор сызықтары жоқ. Алдыңғы және артқы беттер арасындағы пайда болатын кернеу теңгерімсіздігі өндіріс және пайдалану кезінде цилиндрлік деформацияның пайда болуын ықтимал етеді.
Бұл құрылымдық асимметрия негізінен біркелкі емес кернеудің нәтижесі. Бұл күнбағыстың көлеңкелі және жарық түсетін жақтарындағы өсу қарқынының айырмашылығына байланысты күн сәулесіне қарай иілуіне ұқсас. BC элементінде артқы жағындағы бірнеше қабаттардың жиырылу кернеуі алдыңғы жақтағы кернеуден әлдеқайда жоғары, бұл пластинаның табиғи түрде майысуына әкеледі.
2. Артқы жағындағы материалдардың жылулық кеңеюінің сәйкессіздігі
BC элементінің артқы жағына бірнеше функционалдық қабаттар қолданылуы керек. Кәдімгі металл электродтардан басқа, оларға оқшаулағыш материалдар, дәнекерлеу пастасы және дәнекерлеу таспалары кіруі мүмкін. Осы материалдар арасындағы жылулық кеңею коэффициенттерінің айырмашылығы майысудың негізгі себебі болып табылады.
Металл мен кремний арасындағы кеңею айырмашылығы әсіресе айтарлықтай. Күмістің жылулық кеңею коэффициенті кремнийдікінен шамамен жеті есе жоғары. Элемент өндірісі кезінде бұл айырмашылық күміс металлизациясы мен кремний субстраты арасында айтарлықтай жылулық кернеу тудыруы мүмкін. Дәнекерлеу пастасы басылғаннан кейін майысу одан да ауыр болуы мүмкін.
Оқшаулағыш материалдар да маңызды рөл атқарады. Артқы беттегі оң және теріс электродтарды бөлу үшін оқшаулау қажет, бірақ оқшаулағыш материалдың жылулық кеңею коэффициенті кремний пластинасынан ерекшеленеді. Оқшаулау мен элемент арасындағы жанасу аймағы тым үлкен болса, материал шығыны артады және жылулық кеңею сәйкессіздігінен туындаған кернеу де жоғарылайды. Бұл элементтің майысуын күшейтіп, элементтің сынуы және өңдеу кезінде элементтердің жабысып қалуы немесе қабаттасуы сияқты процестік қауіптерге әкелуі мүмкін.
3. Бір жақты дәнекерлеу теңгерімсіз механикалық кернеу тудырады
BC модульдері әдетте бір жақты дәнекерлеуді қолданады, барлық дәнекерлеу таспалары артқы бетке шоғырланған. Бұл кәдімгі екі жақты дәнекерлеуден түбегейлі ерекшеленеді.
Мысалы, 182 мм × 105 мм элементке 21 дәнекерлеу таспасы бекітілгенде, температура 110°C-тан 22°C-қа төмендеген кезде айтарлықтай майысу пайда болады. Бұл элемент қалыңдығы 0,13 мм, 0,15 мм немесе 0,18 мм болса да орын алады.
Деформация негізінен дәнекерлеу кезінде пайда болатын біркелкі емес жылулық кернеуден туындайды. Бұл BC элементтері үшін қолданылатын бір жақты қосылуға байланысты туындайтын құрылымдық мәселе.
Одан да алаңдататыны, элемент қалыңдығын арттыру мәселені тиімді шешпейді. Симуляция нәтижелері бір жақты дәнекерлеу 4.9 мм-ге дейін иілу тудыруы мүмкін екенін көрсетеді. Жасуша қалыңдығы 0.18 мм-ге дейін арттырылғанда да, иілу тек шамамен 18% төмендейді. Сол жағдайларда, екі жақты дәнекерлеу тудыратын максималды иілу тек 0.07 мм құрайды.
| Дәнекерлеу жағдайы | Жасуша немесе процесс жағдайы | Хабарланған иілу мінез-құлқы |
|---|---|---|
| Бір жақты дәнекерлеу | 182 мм × 105 мм жасуша, 21 таспамен | 110°C-тан 22°C-қа дейін салқындату кезінде айтарлықтай иілу |
| Бір жақты дәнекерлеу | Жасуша қалыңдығы 0.13 мм, 0.15 мм немесе 0.18 мм | Иілу барлық үш қалыңдықта да айтарлықтай болып қалады |
| Бір жақты дәнекерлеу | Симуляция нәтижесі | Иілу 4.9 мм-ге жетуі мүмкін |
| Бір жақты дәнекерлеу | Қалыңдық 0.18 мм-ге дейін арттырылды | Иілу тек шамамен 18% төмендейді |
| Екі жақты дәнекерлеу | Бірдей салыстыру жағдайлары | Максималды иілу шамамен 0.07 мм құрайды |
Бұл екі жақты дәнекерлеудің иілу деңгейіне тек пластинаны қалыңдату арқылы жету үшін қалыңдық 0.18 мм-ден әлдеқайда асып кетуі керек екенін білдіреді. Бұл кремний тұтынуын және материал шығындарын айтарлықтай арттырады.
Мәселе ламинациялау кезеңінде де жалғасуы мүмкін. Бір жақты дәнекерлеу әсерінен туындаған асимметриялық майысу ұяшық шеттері мен орталық аймақтың айналасындағы инкапсулянт қысуы мүмкін. Инкапсулянт жұқаруы немесе тіпті тесілуі мүмкін, бұл құрылымдық тұтастыққа және модульдің ұзақ мерзімді сенімділігіне қауіп төндіретін жергілікті кернеу концентрациясы нүктелерін жасайды.
4. Жіңішке және үлкенірек жасушалар мәселені күшейтеді
Фотоэлектрлік өнеркәсіп кремний шығындарын азайту үшін жіңішке пластиналарды және модуль қуатын арттыру үшін үлкенірек жасуша форматтарын қолдануды жалғастыруда. Екі тенденция да BC жасушасының иілуін күшейтуі мүмкін. Зерттеулер көрсеткендей, жасуша қалыңдығын азайту және жасуша өлшемін ұлғайту деформацияны айтарлықтай арттырады.
210 мм × 210 мм жасуша үшін қалыңдықты 150 мкм-ден 70 мкм-ге дейін азайту хабарланған иілуді 1.69 мм-ден 8.25 мм-ге дейін, яғни шамамен бес есеге арттырады.
| Ұяшық өлшемі | Жасуша қалыңдығы | Хабарланған иілу |
|---|---|---|
| 210 мм × 210 мм | 150 мкм | 1.69 мм |
| 210 мм × 210 мм | 70 мкм | 8.25 мм |
Бұл сандар пластина жұқартудан туындайтын қиындықты айқын көрсетеді. Жоғары тиімділік пен төмен шығындарды бір мезгілде көздейтін сала үшін кремний қалыңдығын азайта отырып, иілуді бақылау шешілуі тиіс техникалық кедергіге айналды.
6. Салалық азайту стратегиялары мен болашағы
Сала BC ұяшықтарының иілуін басқарудың бірнеше әдісін қазірдің өзінде зерттеп жатыр. Жалпы тәсілдерге мыналар жатады:
Жартылай ұяшықты модуль конструкциялары: Кішірек ұяшық өлшемдері абсолютті иілу биіктігін азайта алады.
Оңтайландырылған тор сызығы материалдары мен ендері: Металдандыру құрылымдарын реттеу артқы жақ кернеуін басқаруға көмектеседі.
Төмен температуралы дәнекерлеу: Төменірек процестік температуралар қосылу кезіндегі жылу кернеуін азайтады.
Өткізгіш желіммен ыстық престеу: Бұл дәстүрлі жоғары температуралы дәнекерлеу процестеріне балама ұсынады.
Қисық қысым блоктарын түзету механизмдері: Таббер мен стрингер жабдықтарына арнайы түзету құрылымдарын біріктіру процесте ұяшық пішінін бақылауға мүмкіндік береді.
Төмен температуралы дәнекерлеу таспасымен қосылу
Әдебиеттер
Дон Пэн, Жоғары тиімді N-типті артқы контактілі күн ұяшығы процестерін зерттеу
MeCan Solar, Үлкен форматты жұқа BC ұяшықтарының иілу мінез-құлқы мен тор сызығы құрылымын оңтайландыру
Күн және энергия сақтау шолуы, Бір жақты дәнекерлеудің тартымды көрінісі иілу мен оған байланысты тәуекелдерді жасыра алмайды
Ooitech көзқарасы
Иілуді бақылау тек ұяшық қалыңдығы мәселесі емес, толық модуль процесі мәселесі ретінде қарастырылуы тиіс. Дәнекерлеу температурасы, таспа орналасуы, қысымды бақылау, өңдеу және ламинация бірге реттелуі керек, әсіресе жұқа және үлкен форматты BC ұяшықтары қолданылғанда. Қосылу кезеңінде бақыланбаған кішкене деформация кейінірек өндіріс желісінде өнімділік немесе сенімділік мәселесіне айналуы мүмкін.
