فيلم SiNx الأمامي لـ TOPCon يحقق فوزًا كبيرًا: طاقة وحدة أعلى بـ 3-4 واط مقارنة بالفيلم المتدرج
مقدمة المنتج
لقد أجريت مقارنة على الخط. مجموعتان من خلايا TOPCon، وصفات مختلفة للفيلم الأمامي.
مجموعة الفيلم المتدرج: كومة متدرجة SiNx/SiOxNy/SiOx (مع طبقات SiOx/SiOxNy منخفضة معامل الانكسار)
مجموعة SiNx النقي: SiNx متعدد الطبقات النقي
النتيجة جاءت معكوسة.
Cell level: كانت مجموعة الفيلم المتدرج أعلى بنسبة 0.05%-0.1% في الكفاءة من مجموعة SiNx النقي. على الخلية، بدا الفيلم المتدرج أفضل بوضوح.
مستوى اللوح: بعد التصفيح إلى ألواح 66 خلية 210×210، كانت مجموعة SiNx النقي في الواقع أعلى بـ 3-4 واط في القدرة (مقاسة على الخط).
"المجموعة ذات كفاءة خلية أقل انتهت بقدرة لوح أعلى." ظل فريق الجودة يسأل لماذا، ولا يمكنك الإجابة فقط بـ "كسب التعبئة."
يستخدم هذا المقال ورقة بحثية واحدة صلبة لتوضيح تلك الحسابات البصرية غير البديهية.
المعايير الفنية
كفاءة الخلية ≠ قدرة اللوح. التصفيح يتوسط بينهما.
احتفظ بشيء واحد في ذهنك: كفاءة الخلية وقدرة اللوح ليستا مجرد عملية ضرب بسيطة.
باستخدام لوح TOPCon 66 خلية 210×210 مع خلايا بدرجة 25.7% كخط أساس، تظهر بيانات الخط أن فجوة كفاءة خلية بنسبة 0.1% تقابل حوالي 2.8 واط من قدرة اللوح. بهذا المعامل:
| مقارنة | فجوة مستوى الخلية | فجوة اللوح المتوقعة | نتيجة اللوح المقاسة |
|---|---|---|---|
| الفيلم المتدرج مقابل SiNx النقي | +0.05%-0.1% (تدرج أعلى) | +1.4-2.8 واط (يجب أن يفوز التدرج) | SiNx نقي +3-4 واط (معكوس) |
انعكس الاتجاه تمامًا. تم استهلاك الميزة على مستوى الخلية في التصفيح.
قدرة الوحدة ليست كفاءة الخلية مضروبة مباشرة. الزجاج والمادة المغلفة والطبقة الخلفية تجلب كسب اقتران بصري (إيجابي) ولكن أيضًا عدم تطابق التيار وفقدان التوزيع (سلبي). المحصلة هي القدرة المقاسة. تؤدي وصفات مضادة الانعكاس المختلفة إلى نتائج صافية مختلفة جدًا بعد التصفيح، وهذا هو جذر "الخسارة على الخلية، والفوز على الوحدة."
تم تحديد هذه الآلية بالفعل بواسطة Zhang et al. 2019 (Energies, DOI:10.3390/en12061168) على منصة PERC، مدعومة بمحاكاة SunSolve وقياس الوحدة.
المزايا التقنية
ورقة واحدة عن PERC تشرح الانعكاس بوضوح
درس Zhang 2019 طلاءًا أماميًا ثلاثي الطبقات مضادًا للانعكاس على mono PERC. بقيت الطبقتان الأوليتان ثابتتين SiNx (20nm/45nm). فقط الطبقة الثالثة تغيرت.
الخطة أ: الطبقة الثالثة 15nm SiNx (معامل انكسار 1.99)
الخطة B3: الطبقة الثالثة 30nm SiOx (معامل انكسار 1.46)
باستخدام محاكاة SunSolve البصرية (بما في ذلك نسيج الهرم)، حسبوا متوسط الانعكاسية المرجحة WAR (300-1100nm):
| الخطة | الطبقة الثالثة | WAR (300-1100nm) |
|---|---|---|
| A | 15nm SiNx | 3.12% |
| B3 | 30nm SiOx | 2.78% |
| B5 | 50nm SiOx | 2.46% (أكثر سمكًا، أقل) |
على مستوى الخلية، تعكس B3 أقل من A، Isc المقاس أعلى بـ 62mA، الكفاءة 21.50% مقابل 21.35% (+0.15% مطلق). الفيلم ذو طبقة SiOx منخفضة معامل الانكسار يفوز على الخلية.
لكن على مستوى الوحدة، ينعكس الرسم البياني. القسم 3.3 يقول ذلك بوضوح:
"نظرًا لأن مادة التغليف EVA تمتص الضوء ذو الطول الموجي القصير، فإن ميزة الاستجابة الطيفية لخلية SiOx ذات 30 نانومتر تكون مخفية جزئيًا... كسب طاقة الوحدة هو 0.9 واط فقط... وضع SiOx في الوحدة قلل من كسب أداء الخلية بنسبة 57%."
التفاصيل:
نسبة CTM: SiOx 30 نانومتر 96.1% مقابل SiNx 15 نانومتر 96.5%. نسبة SiOx أقل بالفعل.
ميزة الخلية البالغة +0.15% فقدت 57% من كسبها بعد التصفيح.
كسب طاقة الوحدة فقط 0.9 واط.
هذا هو التفسير على مستوى الورقة البحثية لحالتك. المجموعة المتدرجة (مع طبقات SiOx/SiOxNy ذات معامل انكسار منخفض، مثل B3 تشانغ) تكسب 0.05-0.1% على مستوى الخلية من خلال الانعكاس المضاد للضوء القصير الموجة. ولكن بعد التصفيح، تمتص EVA الضوء القصير الموجة <380 نانومتر، وتُخمد حافة الموجة القصيرة للمجموعة المتدرجة، وتنخفض CTM، وعند نفس درجة الكفاءة تتفوق عليها مجموعة SiNx النقية.
تطبيق المنتج
أين الفجوة وكم حجمها
① على مستوى الخلية: المجموعة المتدرجة تكسب 0.05%-0.1%، حوالي 1.4-2.8 واط
بالنسبة لخط الأساس لخلية 210 TOPCon ذات 66 خلية (0.1% كفاءة خلية ≈ 2.8 واط طاقة وحدة)، تعمل المجموعة المتدرجة بنسبة 0.05%-0.1% أعلى على مستوى الخلية، مما يعني 1.4-2.8 واط أعلى على مستوى الوحدة.
② على مستوى الوحدة: SiNx النقية أعلى بالفعل بمقدار 3-4 واط (قياس الخط)
بالقياس، طاقة وحدة مجموعة SiNx النقية أعلى بمقدار 3-4 واط من المجموعة المتدرجة. بإضافة العجز الصغير على مستوى الخلية، يعني ذلك أن مجموعة SiNx النقية تساهم بمقدار 4.4-6.8 واط أكثر في مرحلة التغليف وحدها. مقابل خط أساس 720 واط، هذا فرق كسب تغليف بنسبة 0.61%-0.94%.
③ دعم الأدبيات: "خفض 57%" لتشانغ 2019 (منصة PERC)
نتيجة تشانغ لـ PERC تتوافق بشكل وثيق: الفيلم ذو الطبقة الثالثة SiOx يكسب +0.15% على مستوى الخلية، ولكن بعد التصفيح يُخفض الكسب بنسبة 57% وتنخفض نسبة CTM بمقدار 0.4 نقطة.
بتحويلها إلى 66 خلية 210 TOPCon، فإن ميزة مستوى الخلية البالغة 0.1% تترك فقط حوالي 0.04% بعد التصفيح، ويمكن للوحدة أن تنعكس تمامًا. نفس المصدر، نفس السبب لنتيجة خطك "SiNx النقية أعلى بمقدار 3-4 واط."
④ لماذا تتخلف المجموعة المتدرجة على مستوى الوحدة؟
الفيلم المتدرج مع SiOx/SiOxNy يتميز بقوته الرئيسية في مجال الطول الموجي القصير 300-500 نانومتر كمضاد للانعكاس. ولكن هذا هو بالضبط النطاق الذي يمتص فيه الزجاج + EVA بقوة في اللوح. الحافة القصيرة الموجة للفيلم المتدرج تلتهمها مواد التغليف مباشرة. بينما يقوم SiNx متعدد الطبقات النقي بعمله المضاد للانعكاس بشكل شامل في النطاق الرئيسي المرئي إلى القريب من الأشعة تحت الحمراء (>400 نانومتر) (لا يزال فعالاً بعد التصفيح، حيث تكون الاستجابة الكمومية للسيليكون أعلى)، وبالتالي يحقق مكاسب أكبر على مستوى اللوح.
تطبيقه على الخط: لا تحكم بكفاءة الخلية فقط
① هل يمكن تشغيله على الخط الآن؟
كلاهما يمكن. SiNx متعدد الطبقات النقي هو مسار ناضج. الفيلم المتدرج (SiNx/SiOxNy/SiOx) يمكن أيضًا تنفيذه على PECVD الأنبوبي، فقط طبقة طلاء إضافية واحدة بالإضافة إلى خطوة إضافية للتحكم في نسبة N/O ومطابقة سمك الطبقات الثلاث.
مؤخرًا، تعيد صناعة TOPCon الترويج لنهج "الفيلم الأمامي SiNx متعدد الطبقات" ليحل محل عملية "الفيلم الأمامي متعدد الطبقات من أكسيد النيتروز". البيانات التي رأيتها هي دليل على مستوى الخط لهذا الاتجاه. ليس أن الفيلم المتدرج سيء، بل أنه فشل في اختبار التصفيح.
② هل يستحق الأمر؟
يعتمد على كيفية الحساب. انظر إلى كفاءة الخلية وحدها، الفيلم المتدرج أجمل بنسبة 0.05-0.1%. ولكن على مستوى اللوح، يتفوق SiNx متعدد الطبقات النقي بمقدار 3-4 واط، وبأسعار الواط الحالية لألواح TOPCon، هذا يمثل هامش علاوة حقيقي.
اختيار الفيلم الأمامي يجب أن يستخدم رؤية ثنائية المقياس: كفاءة الخلية بالإضافة إلى مكسب التغليف. لا تحدق في رقم الخلية الواحد، وإلا ستنتهي مثل مجموعة الفيلم المتدرج، تربح الوجه على مستوى الخلية وتخسر الجوهر على مستوى اللوح.
③ هل هو مستقر؟
هذا يحتاج إلى فحص خاص به. كلاهما أفلام متعددة الطبقات، والموثوقية طويلة المدى (استقرار الفيلم تحت الرطوبة والحرارة، التوافق مع مواد التغليف المختلفة) يجب قياسها. عمل فريق Hoex من UNSW السابق أظهر بالفعل أن TOPCon حساس جدًا لتركيبات التغليف. فيلم مضاد الانعكاس والمادة المغلفة مرتبطان. تغيير الطلاء قد يستلزم تغيير اختيار المادة المغلفة.
نصيحة تجنب الفخاخ لعمال الخط: عند مقارنة عمليتي فيلم أمامي، لا تقارن فقط كفاءة الخلية. فجوة 0.05-0.1% على مستوى الخلية تبدو صغيرة، لكن اللوح يمكن أن ينعكس بعدة واط. قم بقياس كل من كفاءة الخلية وقدرة اللوح، خاصة للألواح عالية الجودة التي تسعى للحصول على علاوات فئة القدرة.
القيود: ما لا تقوله الورقة
Zhang 2019 هو دليل على منصة PERC، وليس TOPCon. لكن بصريات الانعكاس الأمامية تشترك في نفس الأصل: يمتص EVA الموجات القصيرة، وتفقد أغشية SiOx حافتها القصيرة الموجة، وينخفض CTM. هذه قاعدة عامة لبصريات التغليف، وفيلم TOPCon الأمامي يتبعها. حالة هذا الخط هي TOPCon، متسقة في الاتجاه مع الورقة. يُوصى بإعادة تشغيلها على خطك الخاص مع استجابة EQE الطيفية وتقسيم الانعكاس قبل/بعد التصفيح.
الآلية هي استنتاج هذه المقالة، وليست حكمًا نهائيًا. التفسير الفيزيائي لـ "طبقة SiNx المتعددة النقية لها كسب تغليف أعلى" (طيف فعال مشذب + امتصاص طفيلي منخفض) يحتاج إلى بيانات استجابة EQE الطيفية وتقسيم الانعكاس/الامتصاص قبل/بعد التصفيح لتأكيده. هذه القطعة تعطي الإطار الفيزيائي والاتجاه. أي نطاق يهيمن ومن أين يأتي الامتصاص الطفيلي ينتظر بيانات الخط الطيفية.
فجوة كسب التغليف 0.61%-0.94% هي تقدير تقريبي محسوب عكسيًا من 3-4 واط و0.05-0.1%. مواد التغليف المختلفة (EVA/POE/EPE) والزجاج المختلف (مطلي/غير مطلي) ستغير هذا الرقم.
الوحدات ثنائية الوجه ومواد التغليف القاطعة للأشعة فوق البنفسجية تغير أيضًا استخدام الموجات القصيرة. قد تتوزع الفجوة بين المجموعتين تحت سيناريو الزجاج المزدوج + مرور الأشعة فوق البنفسجية.
ملخص
نفس خلايا TOPCon، المجموعة المتدرجة تربح 0.1% على مستوى الخلية، وبعد التغليف تخسر 4 واط. الفرق ليس فقط في الكفاءة، بل أن اختبار الفيلم المضاد للانعكاس تغير في مرحلة الوحدة.
اختبار الخلية يختبر الموجات القصيرة للطيف الكامل، والمجموعة المتدرجة تجيب جيدًا. اختبار الوحدة يختبر الطيف الفعال بعد التغليف، ومجموعة SiNx النقية تقلب الأمور.
ورقة PERC لعام 2019 قالتها بالفعل: ضع SiOx في الوحدة، وكسب مستوى الخلية ينخفض بنسبة 57%. الانعكاس 3-4 واط المقاس على الخط يتوافق مع استنتاج الورقة في الاتجاه.
لاختيار الفيلم الأمامي، لا تدع رقم كفاءة الخلية الواحدة يحدد الإيقاع. احسب كسب التغليف في المجموع.
رؤية Ooitech
الفجوة بين الخلية والوحدة هنا هي بالضبط الفخ الذي نراقبه عندما نسلم خط وحدة. طلاء يلمع على الخلية يمكن أن يفقد واطًا بهدوء بمجرد وضع الزجاج و EVA فوقه، لذلك ننصح العملاء دائمًا بتثبيت اختيار مضاد الانعكاس مقابل بيانات CTM الحقيقية، وليس كفاءة المختبر. نظرًا لأن Ooitech تبني فقط خطوط إنتاج الوحدات، فإن هذا الاقتران بين الخلية والوحدة هو المكان الذي يكسب فيه عملنا في التصفيح والتدريب على العملية قيمته. إذا كنت تريد رؤية كيف تظهر هذه الخيارات على خط TOPCon قيد التشغيل، فإن قناة Ooitech على يوتيوب (www.youtube.com/ooitech) لديها الكثير من لقطات المصنع تستحق المتابعة.
