TOPCon Ön Film SiNx Büyük Kazanıyor: 3-4W Daha Fazla Modül Gücü

Hızlı yanıt: TOPCon hücresindeki ön film silisyum nitrür kalınlığının ölçülebilir modül gücüne değer olduğu ortaya çıkıyor. Farklı ön film tariflerine sahip iki hücre grubu arasında yapılan hat karşılaştırması, modül çıkışında 3 W ile 4 W arasında bir fark yarattı ve daha iyi tarif yaklaşık 2,8 W kazanç sağladı. SiNx hem yansıma önleyici kaplama hem de hidrojen pasivasyonu kaynağı olarak işlev görür ve bu iki görev optimum kalınlığı farklı yönlere çeker: çok ince olursa yansıma artar, çok kalın olursa filmin optik ve pasivasyon davranışı değişir. Söz konusu tarifler 15 nm ile 45 nm aralığındaydı ve 20 nm ile 30 nm arasında birkaç katman vardı. Katman her iki durumda da aynı PECVD adımında biriktirildiğinden, kazanç ekipman açısından hiçbir maliyet getirmez — bu bir tarif değişikliğidir, bu nedenle ön film optimizasyonu bir TOPCon hattında kalan en ucuz verimlilik kaldıraçlarından biridir.

PV Modül Üretimi · Jerry, Ooitech tarafından

Ürün Tanıtımı

Hat üzerinde bir karşılaştırma yaptınız. İki grup TOPCon hücre, farklı ön film reçeteleri.

• Gradient film grubu: SiNx/SiOxNy/SiOx gradient istif (düşük kırılma indeksli SiOx/SiOxNy katmanları ile)

• Saf SiNx grubu: saf çok katmanlı SiNx

Sonuç ters geldi.

• Hücre seviyesi: gradient grup, saf SiNx grubundan %0.05-%0.1 daha yüksek verimliliğe sahipti. Hücre üzerinde gradient film açıkça daha iyi görünüyordu.

• Modül seviyesi: 66 hücreli 210×210 modüllere laminasyondan sonra, saf SiNx grubu aslında 3-4W daha yüksek güce sahipti (hatta ölçüldü).

"Daha düşük hücre verimliliğine sahip grup, daha yüksek modül gücüyle sonuçlandı." Kalite ekibi nedenini sordu ve siz sadece "paketleme kazancı" diyemezsiniz.

Bu yazı, bu sezgisel olmayan optik matematiği çözmek için sağlam bir makale kullanıyor.

Teknik Parametreler

Hücre verimliliği ≠ modül gücü. Laminasyon arada yer alır.

Şunu aklınızda sıkı tutun: hücre verimliliği ve modül gücü basit bir çarpma değildir.

Temel olarak %25.7 sınıfı hücrelere sahip 66 hücreli 210×210 TOPCon modülü kullanıldığında, hat verileri %0.1'lik hücre verimliliği farkının yaklaşık 2.8W modül gücüne karşılık geldiğini gösteriyor. Bu katsayıya göre:

Yön tamamen tersine döndü. Hücre seviyesindeki avantaj laminasyonda kayboldu.

Modül gücü, hücre verimliliğinin doğrudan çarpımı değildir. Cam, kapsülleyici ve arka tabaka optik kuplaj kazancı (pozitif) getirir ancak aynı zamanda akım uyumsuzluğu ve dağıtım kaybı (negatif) da getirir. Net sonuç, ölçülen güçtür. Farklı yansıma önleyici reçeteler, laminasyon sonrası çok farklı netler üretir ve "hücrede kaybet, modülde kazan"ın kökeni budur.

Bu mekanizma daha önce Zhang ve ark. 2019 (Energies, DOI:10.3390/en12061168) tarafından bir PERC platformunda, SunSolve simülasyonu ve modül ölçümü ile desteklenerek belirlenmiştir.

Teknik Avantajlar

Bir PERC makalesi tersinmeyi açıkça açıklıyor

Zhang 2019, mono PERC üzerinde ön üç katmanlı yansıma önleyici kaplama üzerinde çalıştı. İlk iki katman sabit SiNx (20nm/45nm) olarak kaldı. Sadece üçüncü katman değişti.

• Plan A: üçüncü katman 15nm SiNx (kırılma indisi 1.99)

• Plan B3: üçüncü katman 30nm SiOx (kırılma indisi 1.46)

SunSolve optik simülasyonu (piramit doku dahil) kullanarak, ağırlıklı ortalama yansıma WAR (300-1100nm) hesapladılar:

Hücre seviyesinde, B3, A'dan daha az yansıtır, ölçülen Isc 62mA daha yüksek, verimlilik %21.50 vs %21.35 (+%0.15 mutlak). Düşük indisli SiOx katmanına sahip film, hücrede kazanır.

Ancak modül seviyesinde durum tersine döner. Bölüm 3.3 açıkça şöyle der:

"EVA kapsülleyici kısa dalga boylu ışığı emdiği için, 30nm SiOx hücresinin spektral yanıt avantajı kısmen maskelenir... modül güç kazancı sadece 0.9W'dır... SiOx'i modüle koymak, hücre seviyesindeki performans kazancını %57 oranında azalttı."

Detaylar:

• CTM oranı: 30nm SiOx 96.1% vs 15nm SiNx %96.5. SiOx olan aslında daha düşük.

• +%0.15'lik hücre seviyesi avantajı, lamine sonrası kazancının %57'sini kaybetti.

• Modül güç kazancı sadece 0.9W.

Bu, sizin durumunuz için kağıt düzeyindeki açıklamadır. Gradyan grubu (Zhang'ın B3'ü gibi SiOx/SiOxNy düşük kırılma indeksli katmanlarla) hücre seviyesinde kısa dalga yansıma önleyici sayesinde %0.05-0.1 kazanır. Ancak laminasyondan sonra EVA, <380nm kısa dalga ışığını emer, gradyan grubunun kısa dalga kenarı bastırılır, CTM düşer ve aynı verimlilik derecesinde saf SiNx grubu onu geçer.

Ürün Uygulaması

Fark nerede ve ne kadar büyük

① Hücre seviyesi: gradyan grubu %0.05-%0.1 kazanır, yaklaşık 1.4-2.8W

66 hücreli 210 TOPCon hat baz hattına göre (%0.1 hücre verimliliği ≈ 2.8W modül gücü), gradyan grubu hücre seviyesinde %0.05-%0.1 daha yüksektir, bu da şu anlama gelmelidir: 1.4-2.8W modülde daha yüksek.

② Modül seviyesi: saf SiNx aslında 3-4W daha yüksek (hat ölçümü)

Ölçüldüğünde, saf SiNx grubunun modül gücü 3-4W gradyan grubundan daha yüksektir. Küçük hücre seviyesi dezavantajını geri ekleyince, saf SiNx grubunun paketleme aşamasında tek başına 4.4-6.8W daha fazla katkıda bulunduğu anlamına gelir. 720W baz hattına karşı, bu %0.61-%0.94'lük bir paketleme kazancı farkıdır.

③ Literatür desteği: Zhang 2019'un "%57 kesinti" (PERC platformu)

Zhang'ın PERC bulgusu yakından örtüşüyor: SiOx üçüncü katmana sahip film hücre seviyesinde +%0.15 kazanır, ancak laminasyondan sonra kazanç %57 kesilir ve CTM oranı 0.4 puan düşer.

66 hücreli 210 TOPCon'a dönüştürüldüğünde, %0.1'lik hücre seviyesi avantajı laminasyondan sonra sadece yaklaşık %0.04 bırakır ve modül kesinlikle tersine dönebilir. Aynı kaynak, "saf SiNx 3-4W daha yüksek" hat sonucunuzla aynı neden.

④ Gradyan grubu neden modül seviyesinde geride kalıyor?

SiOx/SiOxNy içeren gradyan film, ana gücünü 300-500nm kısa dalga yansıma önlemeden alır. Ancak bu, modülde cam + EVA'nın en sert emdiği banttır. Gradyan filmin kısa dalga kenarı, paketleme malzemeleri tarafından doğrudan yenir. Bu arada saf çok katmanlı SiNx, yansıma önlemesini >400nm görünür-yakın kızılötesi ana bantta (laminasyondan sonra hala etkili, silikonun kuantum tepkisinin daha yüksek olduğu yerde) iyice yapar, bu nedenle modül seviyesinde daha fazla kazanç sağlar.

Hatta uygulamaya koymak: sadece hücre verimliliğine göre karar vermeyin

① Şimdi hatta çalıştırılabilir mi?

Her ikisi de yapabilir. Saf çok katmanlı SiNx olgun bir yoldur. Gradyan film (SiNx/SiOxNy/SiOx) de tüp PECVD'de yapılabilir, sadece bir katman daha ve N/O oranı ile üç katman kalınlık eşleştirme kontrolü için bir adım daha eklenir.

Son zamanlarda TOPCon endüstrisi, 'ön film nitröz oksit çok katmanlı' sürecinin yerine 'ön film SiNx çok katmanlı' yaklaşımını yeniden teşvik ediyor. Gördüğünüz veriler bu eğilimin hat düzeyinde kanıtıdır. Gradyan filmin iyi olmadığı anlamına gelmez, lamine testinde başarısız olduğu anlamına gelir.

② Buna değer mi?

Nasıl hesapladığınıza bağlı. Sadece hücre verimliliğine bakarsanız, gradyan film %0.05-0.1 daha iyidir. Ancak modül seviyesinde saf çok katmanlı SiNx 3-4W öne geçer ve mevcut TOPCon modül watt başına fiyatlandırmasında bu gerçek bir prim alanıdır.

Ön film seçimi iki ölçütlü bir bakış açısı kullanmalıdır: hücre verimliliği artı paketleme kazancı. Sadece hücre seviyesindeki sayıya bakmayın, yoksa gradyan grubu gibi hücrede yüz kazanıp modülde madde kaybedersiniz.

③ Kararlı mı?

Bu kendi kontrolünü gerektirir. Her ikisi de çok katmanlı filmlerdir ve uzun vadeli güvenilirlik (nemli ısı altında film kararlılığı, farklı kapsülantlarla uyum) ölçülmelidir. UNSW Hoex ekibinin önceki çalışmaları, TOPCon'un kapsülant formüllerine son derece duyarlı olduğunu göstermiştir. Yansıma önleyici film ve kapsülant birbirine bağlıdır. Kaplamayı değiştirin, kapsülant seçimi de buna uygun olmalıdır.

Hat çalışanı tuzağı ipucu: iki ön film sürecini karşılaştırırken sadece hücre verimliliğini karşılaştırmayın. %0.05-0.1'lik bir hücre seviyesi farkı küçük görünür, ancak modül birkaç watt tersine dönebilir. Hem hücre verimliliğini hem de modül gücünü ölçün, özellikle güç sınıfı primleri peşinde koşan üst düzey modüller için.

Sınırlamalar: makalenin söylemediği

• Zhang 2019, PERC platform kanıtıdır, TOPCon değil. Ancak ön yansıma önleyici optikler aynı kökene sahiptir: EVA kısa dalgayı emer, SiOx filmler kısa dalga kenarlarını kaybeder, CTM düşer. Bu, paketleme optiklerinin genel bir kuralıdır ve TOPCon ön filmi bunu takip eder. Bu hat vakası TOPCon'dur ve makale ile yön olarak tutarlıdır. Kendi hattınızda EQE spektral yanıtı ve lamine öncesi/sonrası yansıma ayrımı ile yeniden çalıştırmanızı öneririz.

• Mekanizma bu makalenin çıkarımıdır, bir karar değildir. Saf çok katmanlı SiNx'in daha yüksek paketleme kazancına sahip olmasının fiziksel açıklaması (etkili spektrum kırpılmış + düşük parazitik absorpsiyon) için EQE spektral yanıtı ve lamine öncesi/sonrası yansıma/absorpsiyon ayrıştırma verileri gereklidir. Bu parça fiziksel çerçeveyi ve yönü verir. Hangi bandın baskın olduğu ve parazitik absorpsiyonun nereden geldiği, hat spektral verilerini beklemektedir.

• %0,61-%0,94 paketleme kazancı farkı 3-4W ve %0,05-0,1'den geri hesaplanmış bir büyüklük sırası tahminidir. Farklı kapsülleyiciler (EVA/POE/EPE) ve farklı cam (kaplamalı/kaplamasız) bu sayıyı değiştirecektir.

• Çift yüzlü modüller ve UV kesen kapsülleyici, kısa dalga kullanımını daha da değiştirir. İki grup arasındaki fark, çift cam + UV geçiren senaryosunda yeniden dağılabilir.

Özet

Aynı TOPCon hücreler, gradyan grup hücre seviyesinde %0,1 kazanır ve paketlemeden sonra 4W kaybeder. Fark sadece verimlilik değil, aynı zamanda yansıma önleyici filmin modül aşamasında değişmesidir.

Hücre testi tam spektrum kısa dalgayı test eder ve gradyan grup iyi yanıt verir. Modül testi paketleme sonrası etkili spektrumu test eder ve saf SiNx grubu durumu tersine çevirir.

2019 PERC makalesi zaten söylemişti: modüle SiOx koyun, hücre seviyesindeki kazanç %57 kesilir. Hatta ölçülen 3-4W tersine dönüş, makalenin sonucuyla yön olarak uyuşuyor.

Ön film seçimi için, tek hücre verimlilik sayısının tempoyu belirlemesine izin vermeyin. Paketleme kazancını toplama dahil edin.

Ooitech'in Görüşü

Buradaki hücreye karşı modül farkı, bir modül hattı devredilirken dikkat ettiğimiz tuzaktır. Hücrede parlayan bir kaplama, cam ve EVA üstüne eklendiğinde sessizce watt kaybettirebilir, bu yüzden müşterilere her zaman yansıma önleyici seçimini gerçek CTM verilerine göre kilitlemelerini söyleriz, laboratuvar verimliliğine değil. Ooitech yalnızca modül üretim hatları kurduğu için, bu hücreden modüle bağlantı, laminasyon ve süreç eğitimi çalışmalarımızın asıl değerini ortaya koyduğu yerdir. Bu seçimlerin çalışan bir TOPCon hattında nasıl sonuçlandığını görmek isterseniz, Ooitech YouTube kanalında (www.youtube.com/ooitech) takip etmeye değer bol miktarda fabrika görüntüsü var.