TOPCon против BC солнечных элементов: сравнение тыльной стороны
Содержание
Разницу между TOPCon и BC обычно обсуждают на лицевой стороне элемента, где её можно измерить. Большая часть производственных рисков находится на обратной стороне, где их нужно искать.
PV Cell Technology · Module Manufacturing · by Jerry, Ooitech
1. Сравнение на одной фотографии
Рис. 1: Обратная сторона элемента TOPCon (слева) рядом с обратной стороной элемента BC (справа). Задняя поверхность TOPCon представляет собой непрерывное, в значительной степени однородное поле. Задняя сторона BC организована в дискретные электродные зоны.
Левый элемент показывает, как выглядит обычная задняя структура: широкое, равномерное поле с одним семейством элементов, проходящих по нему. Правый элемент структурно делает нечто иное. И положительный, и отрицательный электроды находятся на одной поверхности, поэтому рисунок плотнее и более сегментирован.
Это единственное наблюдение объясняет компромисс, который сопровождает BC на каждом этапе производства модулей.
2. Почему BC покупает эффективность лицевой стороны ценой двусторонности
BC переносит обе полярности на заднюю сторону. Лицевая сторона элемента, следовательно, не несёт ни шин, ни пальцев, поэтому металл не блокирует падающий свет и потери на затенение на лицевой стороне не возникают. Это источник преимущества BC в эффективности лицевой стороны, и оно реально.
Цена платится на обратной стороне. Поскольку вся металлизация сосредоточена на одной поверхности, задняя сторона элемента BC переполнена тонкими пальцами и шинами. Эти металлические линии занимают площадь, которая иначе собирала бы заднее излучение, поэтому модуль BC собирает меньше света сзади, чем модуль TOPCon того же формата. Это структурная причина, по которой двусторонность BC ниже двусторонности TOPCon, и никакая настройка процесса это не устраняет. Это следствие конструкции, а не дефект.
| TOPCon | BC | |
|---|---|---|
| Размещение электродов | Противоположные полярности на противоположных сторонах | Обе полярности на задней стороне |
| Затенение лицевой стороны | Пальцы и шины затеняют лицевую сторону | Металлизации на лицевой стороне нет, поэтому нет и затенения |
| Сбор света сзади | Задняя сторона в значительной степени свободна от металлизации | Металлизация задней стороны уменьшает собирающую площадь |
| Дополнительный этап процесса | Нет специфического для изоляции полярностей | Изоляционный материал между электродами противоположной полярности |
3. Проблема компоновки электродов
Рис. 2: Более близкий вид задней стороны BC. Выделенная область находится там, где структуры противоположной полярности проходят близко друг к другу, и именно там изоляция должна выдерживать.
На задней стороне TOPCon полярности никогда не встречаются, потому что они находятся на разных сторонах элемента. На задней стороне BC они делят одну поверхность, организованную в зоны: отрицательные пальцы, отрицательные шины, положительные пальцы и положительные шины, все чередующиеся в одной плоскости.
Эта смежность и есть инженерная проблема. Два электрода противоположной полярности, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга, замкнут элемент, если когда-либо войдут в контакт, будь то из-за дефекта печати, отклонения при пайке, загрязнения или механического повреждения при обращении. Изоляционный материал, напечатанный между ними, предотвращает это, что делает его функциональным слоем, а не защитной добавкой.
Мы подробно рассматриваем материальную и технологическую сторону этого в why BC solar cells need insulating glue on the back, включая то, что должен делать слой и как он наносится.
4. Вопрос, на который никто не может ответить лабораторным тестом
Как только изоляция зависит от напечатанного слоя, очевидный вопрос — как долго этот слой прослужит. Гарантия на модуль составляет 25 лет, а полевая среда не мягкая: ежедневные перепады температуры, длительное воздействие ультрафиолета, проникновение влаги и повторяющиеся термоциклы действуют на один и тот же интерфейс.
Изоляционный слой должен оставаться изолирующим в течение всего этого периода. Он не может трескаться, мелиться, расслаиваться или деградировать в проводящий путь. Свежеизготовленный элемент, прошедший входной контроль, доказывает, что слой был правильно нанесён в день испытания. Он ничего не доказывает о двенадцатом годе.
В этом суть дебатов о долгосрочной надёжности вокруг BC, и это справедливые дебаты, а не критика. Три переменные решают исход:
| Переменный | Почему это важно |
|---|---|
| Состав материала | Устойчивость к атмосферным воздействиям — свойство химии. Два поставщика, продающих "изоляционный клей", могут различаться на годы по характеристикам УФ- и влаго-теплостойкости. |
| Контроль покрытия | Равномерность толщины и чёткость краёв определяют, является ли изоляция непрерывной. Тонкая или прерывистая печать — это скрытое короткое замыкание. |
| Отверждение | Недоотверждённый материал сохраняет реактивные компоненты и теряет адгезию; переотверждённый становится хрупким. И то, и другое сокращает срок службы в поле. |
Здесь поставщики и разделяются. Производители, использующие высокоатмосферостойкие составы с жёстким контролем печати и отверждения, покупают запас прочности против 25-летнего вопроса. Производители, которые рассматривают изоляционный слой как статью затрат, подлежащую минимизации, несут риск, который проявится только когда модули окажутся в поле и вне зоны гарантии.
5. Что это меняет на линии сборки модулей
Для завода, собирающего модули BC, задняя архитектура меняет четыре вещи на производстве.
| Помещение | Что меняется |
|---|---|
| Стрингование | Все межсоединения попадают на одну сторону. Допуск на размещение и контроль температуры пайки важнее, потому что отклонение при пайке вблизи изоляционного слоя наносит повреждения, невидимые оптически. |
| Механическое напряжение | Нагрев одной стороны ячейки, пока другая остаётся более холодной, приводит к изгибу. Струны и модули BC более чувствительны к этому, что рассматривается в почему струны BC-ячеек изгибаются как лодка и почему BC-ячейки более склонны к изгибу. |
| Инспекция | Короткое замыкание между соседними электродами может не проявляться как механический дефект. EL-визуализация выявляет электрическое следствие, и её нужно интерпретировать с учётом того, где проходят полярности. |
| Прослеживаемость | Поскольку отказ носит скрытый, а не немедленный характер, записи испытаний по каждому модулю — единственный способ ответить на рекламацию в поле спустя годы. |
Ничто из этого не делает BC сложнее в производстве в абсолютных терминах. Это сужает технологическое окно в конкретных, идентифицируемых местах и повышает цену нестабильности. Это имеет прямое следствие для оборудования: линия, работающая с форматами BC, требует контроля пайки и возможностей инспекции, рассчитанных на более узкое окно, чем та же линия, работающая с TOPCon.
6. Как снизить риск
Четыре практические меры в порядке их окупаемости.
- Квалифицируйте изоляционный материал, а не поставщика. Запрашивайте данные по УФ и влаго-тепловым испытаниям для конкретной рецептуры, а не общее заявление об «анти-PID» или «изолирующих» свойствах. Сравнивайте рецептуры во всём диапазоне, который вы можете использовать, включая любой планируемый второй источник.
- Контролируйте печать и отверждение как параметры процесса. Равномерность толщины, чёткость краёв и режим отверждения должны входить в план управления процессом с пределами и записями, потому что предотвращаемый ими отказ невидим на станции.
- Инспектируйте электрически, а не только оптически. EL-визуализация после стрингирования и после ламинации в паре с измерением I-V по штрихкоду каждого модуля — это то, что превращает скрытый риск в обнаруживаемый. Причины, по которым EL является правильным инструментом, изложены в EL testing: inline vs offline setup.
- Согласуйте стрингер с форматом. Межсоединения BC все находятся на одной стороне, поэтому конфигурация паяльных головок, обращение с лентами и температурный профиль зависят от формата. Наш SS-1500B tabber stringer специфицирован для покрытия ячеек BC, TOPCon и PERC именно по этой причине, и мы поставили мощности для стрингирования BC европейским производителям, включая польского производителя модулей.
7. FAQ
Почему двусторонность BC ниже, чем у TOPCon?
Потому что оба электрода находятся на задней стороне. Задняя металлизация занимает площадь, которая иначе собирала бы заднее излучение, поэтому меньше света достигает ячейки сзади. TOPCon сохраняет две полярности на противоположных сторонах, оставляя заднюю сторону относительно открытой. Это структурное следствие архитектуры, а не разница в качестве изготовления.
Для чего нужен изоляционный слой на BC-ячейке?
Он изолирует положительный и отрицательный электроды, которые делят заднюю поверхность. Без него любой контакт между соседними структурами противоположной полярности замыкает ячейку. Это функциональный слой, а не опциональное покрытие.
Можно ли доказать 25-летнюю надёжность этого слоя?
Напрямую — нет. Ускоренные испытания и входной контроль демонстрируют, что слой был правильно нанесён и специфицирован. Сохранит ли он изоляцию в течение 25 лет, зависит от рецептуры, равномерности печати и отверждения, а также от того, как они выдерживают УФ, влагу и термоциклирование. Именно поэтому спецификация материала и записи процесса важны так же, как результат входного контроля.
Требует ли BC другого оборудования, чем TOPCon?
Не других машин, но других настроек и более строгого контроля в конкретных местах: температура пайки и конфигурация головок, обращение, исключающее односторонний нагрев, и инспекция, способная обнаружить электрический дефект без видимой механической сигнатуры. Многие платформы стрингеров покрывают оба формата при правильной настройке.
Влияет ли рисунок задней металлизации на EL-инспекцию?
Он меняет то, как вы читаете изображение. Короткое замыкание или прерванная область на задней стороне BC не всегда соответствуют очевидному визуальному дефекту, поэтому оператор должен знать, где проходят полярности и как выглядит нормальная задняя сторона, прежде чем судить об аномалии. Эталонные изображения по форматам ячеек стоит держать на станции.
Какой формат должна выбрать новая фабрика модулей?
Это зависит от того, где будут устанавливаться модули. Более высокая двусторонность TOPCon благоприятствует наземным и приподнятым установкам, где заднее излучение имеет значение. Лицевая эффективность BC благоприятствует применениям с ограниченной площадью, таким как крыши, где размещение большей мощности на фиксированной площади крыши важнее заднего прироста. Правильный ответ — функция установки, а не только модуля.
Заключительные мысли
Фотография задней стороны делает компромисс BC наглядным так, как этого не делает технический паспорт. Перенос обеих полярностей на заднюю сторону даёт лицевую эффективность и стоит двусторонности, а также вводит печатный изоляционный слой, долгосрочное поведение которого нельзя доказать в лаборатории. Для фабрики модулей это означает три вещи, которые нужно сделать правильно: квалифицировать изоляционный материал конкретно, контролировать печать и отверждение как параметры процесса с записями и инспектировать электрически, чтобы скрытый дефект стал обнаруженным. Если вы конфигурируете линию для форматов BC или TOPCon, сообщите нам формат ячейки, спецификацию ленты и целевой размер модуля, и мы специфицируем конфигурацию стрингирования и инспекции под них.
