Wiedza

Badania nad standaryzacją ogniw TOPCon typu N

W ostatnich latach, wraz z rozwojem i wykorzystaniem nowych technologii, nowych procesów i nowych struktur ogniw fotowoltaicznych, nastąpił gwałtowny rozwój branży ogniw fotowoltaicznych. Jako kluczowa technologia wspierająca rozwój nowej energii i inteligentnych sieci, ogniwa typu n stały się gorącym punktem w światowym rozwoju przemysłowym.

Ponieważ ogniwo fotowoltaiczne z pasywacją tunelowej warstwy tlenkowej typu n (zwane dalej „ogniwem TOPCon typu n”) ma tę zaletę, że znacznie poprawia wydajność w porównaniu z konwencjonalnymi ogniwami fotowoltaicznymi, przy wzroście kontrolowanych kosztów i dojrzałej transformacji sprzętu, ogniwo TOPCon typu n Dalsza rozbudowa krajowych zdolności produkcyjnych stała się głównym kierunkiem rozwoju wysokosprawnych ogniw fotowoltaicznych.

Standaryzacja akumulatorów TOPCon typu n napotyka problemy, takie jak niemożność objęcia obecnych norm i konieczność poprawy stosowalności norm. W tym artykule zostaną przeprowadzone badania i analizy dotyczące standaryzacji akumulatorów TOPCon typu n oraz podane zostaną sugestie dotyczące standaryzacji.

Stan rozwoju technologii ogniw TOPCon typu n

Struktura krzemowego materiału bazowego typu p stosowanego w konwencjonalnych ogniwach fotowoltaicznych to n+pp+, powierzchnia odbierająca światło to powierzchnia n+, a do utworzenia emitera wykorzystywana jest dyfuzja fosforu.

Istnieją dwa główne typy struktur ogniw fotowoltaicznych z homozłączem dla materiałów na bazie krzemu typu n, jeden to n+np+, a drugi to p+nn+.

W porównaniu z krzemem typu p, krzem typu n ma lepszą żywotność nośników mniejszościowych, mniejsze tłumienie i większy potencjał wydajności.

Dwustronne ogniwo typu n wykonane z krzemu typu n ma zalety wysokiej wydajności, dobrej reakcji przy słabym oświetleniu, niskiego współczynnika temperaturowego i bardziej dwustronnego wytwarzania energii.

Ponieważ wymagania branży dotyczące wydajności konwersji fotoelektrycznej ogniw fotowoltaicznych stale rosną, wysokowydajne ogniwa fotowoltaiczne typu n, takie jak TOPCon, HJT i IBC, będą stopniowo zajmować przyszły rynek.

Zgodnie z międzynarodową mapą drogową fotowoltaiki (ITRPV) z 2021 r., globalną technologią przemysłu fotowoltaicznego i prognozą rynkową, ogniwa typu n reprezentują przyszły kierunek rozwoju technologii i rynku ogniw fotowoltaicznych w kraju i za granicą.

Wśród dróg technicznych trzech rodzajów baterii typu n, baterie TOPCon typu n stały się drogą technologiczną o największej skali uprzemysłowienia ze względu na ich zalety w postaci wysokiego stopnia wykorzystania istniejącego sprzętu i wysokiej wydajności konwersji.

Obecnie akumulatory TOPCon typu n w przemyśle są generalnie przygotowywane w oparciu o technologię LPCVD (niskociśnieniowe chemiczne osadzanie fazy gazowej), która ma wiele procedur, wydajność i wydajność są ograniczone, a sprzęt opiera się na imporcie. Należy to poprawić. Produkcja na dużą skalę ogniw TOPCon typu n napotyka trudności techniczne, takie jak wysokie koszty produkcji, skomplikowany proces, niska wydajność i niewystarczająca wydajność konwersji.

Przemysł podjął wiele prób udoskonalenia technologii ogniw TOPCon typu n. Wśród nich technologia warstwy polikrzemu domieszkowanego in situ jest stosowana w jednoprocesowym osadzeniu tunelowej warstwy tlenku i warstwy polikrzemu domieszkowanego (n+-poliSi) bez powlekania galwanicznego;

Elektroda metalowa baterii TOPCon typu n jest przygotowywana przy użyciu nowej technologii mieszania pasty aluminiowej i pasty srebrnej, co zmniejsza koszty i poprawia rezystancję styku; przyjmuje przednią selektywną strukturę emitera i tylną wielowarstwową technologię struktury stykowej pasywacji tunelowania.

Te ulepszenia technologiczne i optymalizacja procesów wniosły pewien wkład w uprzemysłowienie ogniw TOPCon typu n.

Badania nad standaryzacją baterii TOPCon typu n

Istnieją pewne różnice techniczne między ogniwami TOPCon typu n a konwencjonalnymi ogniwami fotowoltaicznymi typu p, a ocena ogniw fotowoltaicznych na rynku opiera się na aktualnych standardach baterii konwencjonalnych i nie ma jasnych wymagań standardowych dla ogniw fotowoltaicznych typu n .

Ogniwo TOPCon typu n charakteryzuje się niskim tłumieniem, niskim współczynnikiem temperaturowym, wysoką sprawnością, wysokim współczynnikiem bifacjalnym, wysokim napięciem otwarcia itp. Standardami różni się od konwencjonalnych ogniw fotowoltaicznych.

Ten rozdział rozpoczniemy od wyznaczenia wskaźników wzorcowych baterii TOPCon typu n, przeprowadzić odpowiednią weryfikację krzywizny, wytrzymałości elektrody na rozciąganie, niezawodności i początkowej skuteczności tłumienia indukowanego światłem oraz omówić wyniki weryfikacji.

Określenie wskaźników standardowych

Konwencjonalne ogniwa fotowoltaiczne bazują na normie produktowej GB/T29195-2012 „General Specifications for Ground-Used Crystalline Silicon Solar Cells”, która wyraźnie wymaga charakterystycznych parametrów ogniw fotowoltaicznych.

W oparciu o wymagania GB/T29195-2012 w połączeniu z charakterystyką techniczną akumulatorów TOPCon typu n przeprowadzono analizę pozycja po pozycji.

Patrz Tabela 1, akumulatory TOPCon typu n są w zasadzie takie same jak akumulatory konwencjonalne pod względem wielkości i wyglądu;

Tabela 1 Porównanie baterii TOPCon typu n z wymaganiami GB/T29195-2012

W zakresie parametrów wydajności elektrycznej oraz współczynnika temperaturowego testy przeprowadzane są zgodnie z normami IEC60904-1 oraz IEC61853-2, a metody badań są zgodne z konwencjonalnymi bateriami; wymagania dotyczące właściwości mechanicznych różnią się od konwencjonalnych akumulatorów pod względem stopnia zgięcia i wytrzymałości elektrody na rozciąganie.

Ponadto, zgodnie z rzeczywistym środowiskiem zastosowania produktu, jako wymóg niezawodności dodano test wilgotnego ciepła.

Na podstawie powyższej analizy przeprowadzono eksperymenty mające na celu weryfikację właściwości mechanicznych i niezawodności akumulatorów TOPCon typu n.

Jako próbki eksperymentalne wybrano produkty ogniw fotowoltaicznych różnych producentów o tej samej ścieżce technicznej. Próbki dostarczyła firma Taizhou Jolywood Optoelectronics Technology Co., Ltd.

Eksperyment przeprowadzono w laboratoriach innych firm i laboratoriach przedsiębiorstwa, a parametry, takie jak stopień zgięcia i wytrzymałość na rozciąganie elektrody, test cyklu termicznego i test wilgotnego ciepła oraz początkowa skuteczność tłumienia indukowanego światłem zostały przetestowane i zweryfikowane.

Weryfikacja właściwości mechanicznych ogniw fotowoltaicznych

Stopień zgięcia i wytrzymałość na rozciąganie elektrody we właściwościach mechanicznych akumulatorów TOPCon typu n są testowane bezpośrednio na samym arkuszu akumulatora, a weryfikacja metody testowej jest następująca.

01

Weryfikacja próby zginania

Krzywizna odnosi się do odchylenia między punktem środkowym powierzchni środkowej badanej próbki a płaszczyzną odniesienia powierzchni środkowej. Jest to ważny wskaźnik do oceny płaskości akumulatora pod obciążeniem poprzez badanie odkształcenia zginającego ogniwa fotowoltaicznego.

Jego podstawową metodą testową jest pomiar odległości od środka płytki do płaszczyzny odniesienia za pomocą wskaźnika przemieszczenia przy niskim ciśnieniu.

Jolywood Optoelectronics i Xi'an State Power Investment dostarczyły po 20 sztuk baterii TOPCon typu n o rozmiarze M10. Płaskość powierzchni była lepsza niż 0.01 mm, a krzywizna baterii została przetestowana za pomocą narzędzia pomiarowego o rozdzielczości lepszej niż 0.01 mm.

Test zginania akumulatora przeprowadza się zgodnie z postanowieniami 4.2.1 w GB/T29195-2012.

Wyniki testu przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2 Wyniki testu zginania ogniw TOPCon typu n

Standardy kontroli wewnętrznej przedsiębiorstwa Jolywood i Xi'an State Power Investment wymagają, aby stopień zgięcia nie był większy niż 0.1 mm. Zgodnie z analizą wyników testów próbkowania średni stopień zgięcia Jolywood Optoelectronics i Xi'an State Power Investment wynosi odpowiednio 0.056 mm i 0.053 mm. Maksymalne wartości to odpowiednio 0.08 mm i 0.10 mm.

Zgodnie z wynikami przeprowadzonej weryfikacji badawczej zaproponowano wymaganie, aby krzywizna baterii TOPCon typu n nie była większa niż 0.1 mm.

02

Weryfikacja testu wytrzymałości na rozciąganie elektrody

Taśma metalowa jest połączona z drutem sieciowym ogniwa fotowoltaicznego przez spawanie w celu przewodzenia prądu. Taśma lutownicza i elektroda powinny być połączone stabilnie, aby zminimalizować rezystancję styku i zapewnić skuteczność przewodzenia prądu.

Z tego powodu test wytrzymałości na rozciąganie elektrody na drucie siatki akumulatora może ocenić spawalność elektrody i jakość spawania akumulatora, co jest powszechną metodą testowania siły przyczepności silnika akumulatora fotowoltaicznego.

<section style="margin: 0px 0px 16px;padding: 0px;outline