فيلم SiNx الأمامي من TOPCon يفوز بشكل كبير: طاقة وحدة أعلى بـ 3-4 واط من الفيلم المتدرج
جدول المحتويات
مقدمة المنتج
قمت بإجراء مقارنة على الخط. مجموعتان من خلايا TOPCon، وصفات مختلفة للفيلم الأمامي.
مجموعة الفيلم المتدرج: تكديس متدرج SiNx/SiOxNy/SiOx (مع طبقات SiOx/SiOxNy منخفضة معامل الانكسار)
مجموعة SiNx النقي: SiNx متعدد الطبقات النقي
جاءت النتيجة معكوسة.
مستوى الخلية: كانت مجموعة الفيلم المتدرج أعلى بنسبة 0.05%-0.1% في الكفاءة من مجموعة SiNx النقي. على الخلية، بدا الفيلم المتدرج أفضل بوضوح.
مستوى الوحدة: بعد التصفيح في وحدات 66 خلية 210×210، كانت مجموعة SiNx النقي في الواقع أعلى بـ3-4 واط في القدرة (مقاسة على الخط).
"المجموعة ذات كفاءة الخلية الأقل انتهت بقدرة وحدة أعلى." ظل الجودة يسأل لماذا، ولا يمكنك فقط الإجابة "كسب التغليف."
هذا المقال يستخدم ورقة بحثية صلبة لتوضيح تلك الحسابات البصرية غير البديهية.
المعايير الفنية
كفاءة الخلية ≠ قدرة الوحدة. التصفيح يقع بينهما.
ضع شيئًا واحدًا في ذهنك: كفاءة الخلية وقدرة الوحدة ليستا ضربًا بسيطًا.
باستخدام وحدة TOPCon 66 خلية 210×210 بخلايا بدرجة 25.7% كخط أساس، تظهر بيانات الخط أن فجوة كفاءة الخلية بنسبة 0.1% تقابل حوالي 2.8 واط من قدرة الوحدة. بهذا المعامل:
| المقارنة | فجوة مستوى الخلية | فجوة الوحدة المتوقعة | نتيجة الوحدة المقاسة |
|---|---|---|---|
| الفيلم المتدرج مقابل SiNx النقي | +0.05%-0.1% (المتدرج أعلى) | +1.4-2.8 واط (يجب أن يفوز المتدرج) | SiNx النقي +3-4 واط (معكوس) |
انقلب الاتجاه تمامًا. تم التهام ميزة مستوى الخلية في التصفيح.
قدرة الوحدة ليست كفاءة الخلية مضروبة مباشرة. الزجاج والمغلف والطبقة الخلفية تجلب كسب اقتران بصري (إيجابي) ولكن أيضًا عدم تطابق التيار وفقدان التوزيع (سلبي). الصافي هو القدرة المقاسة. وصفات مضادة للانعكاس المختلفة تنتج صافيًا مختلفًا جدًا بعد التصفيح، وهذا هو جذر "الخسارة في الخلية، الربح في الوحدة."
هذه الآلية تم تحديدها بالفعل من قبل Zhang et al. 2019 (Energies, DOI:10.3390/en12061168) على منصة PERC، مدعومة بمحاكاة SunSolve وقياس الوحدة.
المزايا التقنية
ورقة PERC واحدة تشرح الانعكاس بوضوح
درس Zhang 2019 طلاءًا مضادًا للانعكاس من ثلاث طبقات أمامية على أحادي PERC. بقيت الطبقتان الأوليان 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 بصرية SunSolve (مع تضمين نسيج الهرم)، حسبوا متوسط الانعكاس المرجح 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، B3 يعكس أقل من A، Isc المقاس أعلى بـ 62mA، الكفاءة 21.50% مقابل 21.35% (+0.15% مطلق). الفيلم ذو طبقة SiOx منخفضة المعامل يفوز فقط على الخلية.
لكن على مستوى الوحدة، ينقلب الوضع. القسم 3.3 يوضح ذلك بوضوح:
"لأن مغلف EVA يمتص الضوء قصير الموجة، فإن ميزة الاستجابة الطيفية لخلية SiOx 30nm محجوبة جزئيًا... كسب قدرة الوحدة هو فقط 0.9W... وضع SiOx في الوحدة قلل كسب أداء مستوى الخلية بنسبة 57%."
التفاصيل:
نسبة CTM: 30nm SiOx 96.1% مقابل 15nm SiNx 96.5%. SiOx هو في الواقع أقل.
ميزة +0.15% على مستوى الخلية فقدت 57% من كسبها بعد التصفيح.
كسب قدرة الوحدة فقط 0.9W.
هذا هو التفسير على مستوى الخلية لحالتك. مجموعة التدرج (مع طبقات SiOx/SiOxNy منخفضة المعامل، مثل B3 تشانغ) تتفوق بنسبة 0.05-0.1% على مستوى الخلية من خلال مضاد الانعكاس للطول الموجي القصير. ولكن بعد التصفيح، يمتص EVA الضوء القصير الموجة <380nm، فيتم كتم حافة الموجة القصيرة لمجموعة التدرج، وينخفض CTM، وعند نفس درجة الكفاءة تتفوق مجموعة SiNx النقية.
تطبيق المنتج
أين الفجوة وكم حجمها
① على مستوى الخلية: مجموعة التدرج تتفوق بنسبة 0.05%-0.1%، حوالي 1.4-2.8 واط
بخط الأساس لخط TOPCon 210 ذو 66 خلية (0.1% كفاءة خلية ≈ 2.8 واط قدرة وحدة)، مجموعة التدرج أعلى بنسبة 0.05%-0.1% على مستوى الخلية، مما يعني 1.4-2.8 واط أعلى على مستوى الوحدة.
② على مستوى الوحدة: SiNx النقية أعلى فعليًا بـ 3-4 واط (مقاسة على الخط)
بالمقارنة، قدرة وحدة مجموعة SiNx النقية أعلى بـ 3-4 واط من مجموعة التدرج. أضف العيب الصغير على مستوى الخلية، فهذا يعني أن مجموعة SiNx النقية تساهم بـ 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: تشانغ 2019 "خفض 57%" (منصة PERC)
نتيجة تشانغ على PERC متوافقة بشكل وثيق: الفيلم بطبقة SiOx الثالثة يفوز بـ +0.15% على مستوى الخلية، ولكن بعد التصفيح يتم خفض الكسب بنسبة 57% وينخفض معامل CTM بمقدار 0.4 نقطة.
بتحويله إلى TOPCon 210 ذو 66 خلية، الميزة على مستوى الخلية بنسبة 0.1% تترك فقط حوالي 0.04% بعد التصفيح، ويمكن للوحدة أن تنعكس تمامًا. نفس المصدر، نفس السبب لنتيجة خطك "SiNx النقية أعلى بـ 3-4 واط".
④ لماذا تتخلف مجموعة التدرج على مستوى الوحدة؟
الفيلم المتدرج مع SiOx/SiOxNy قوته الرئيسية في مضاد الانعكاس للطول الموجي القصير 300-500nm. ولكن هذا هو بالضبط النطاق الذي يمتص فيه الزجاج وEVA بشدة في الوحدة. حافة الموجة القصيرة للفيلم المتدرج تؤكل مباشرة بواسطة مواد التغليف. بينما SiNx متعدد الطبقات النقي يقوم بمضاد الانعكاس بشكل شامل في النطاق الرئيسي >400nm من المرئي إلى القريب من الأشعة تحت الحمراء (فعال بعد التصفيح، حيث تكون الاستجابة الكمية للسيليكون أعلى)، لذا يحقق مكاسب أكثر على مستوى الوحدة.
وضعه على الخط: لا تحكم بكفاءة الخلية وحدها
① هل يمكن تشغيله على الخط الآن؟
كلاهما يمكن. طبقة SiNx النقية متعددة الطبقات هي مسار ناضج. الفيلم المتدرج (SiNx/SiOxNy/SiOx) يمكن أيضًا تنفيذه على PECVD الأنبوبي، فقط طبقة طلاء إضافية واحدة وخطوة إضافية للتحكم في نسبة N/O ومطابقة سماكة الطبقات الثلاث.
مؤخرًا، تعيد صناعة TOPCon الترويج لنهج "الفيلم الأمامي SiNx متعدد الطبقات" ليحل محل عملية "الفيلم الأمامي متعدد الطبقات من أكسيد النيتروجين". البيانات التي رأيتها هي دليل على مستوى الخط لهذا الاتجاه. ليس أن الفيلم المتدرج ليس جيدًا، بل أنه فشل في اختبار التصفيح.
② هل يستحق الأمر؟
يعتمد على طريقة الحساب. بالنظر إلى كفاءة الخلية وحدها، الفيلم المتدرج أجمل بنسبة 0.05-0.1%. لكن على مستوى الوحدة، يتفوق SiNx النقي متعدد الطبقات بـ 3-4 واط، وبأسعار الواط الحالية لوحدات TOPCon، هذا هامش حقيقي للتميز.
اختيار الفيلم الأمامي يجب أن يستخدم رؤية ثنائية المعايير: كفاءة الخلية بالإضافة إلى كسب التغليف. لا تحدق في رقم مستوى الخلية الواحد، أو ستنتهي مثل مجموعة الفيلم المتدرج، تربح الوجه على مستوى الخلية وتخسر الجوهر على مستوى الوحدة.
③ هل هو مستقر؟
هذا يحتاج إلى فحص خاص به. كلاهما أفلام متعددة الطبقات، والموثوقية طويلة الأمد (استقرار الفيلم تحت الحرارة الرطبة، والتوافق مع مواد التغليف المختلفة) يجب قياسها. أظهر عمل فريق UNSW Hoex السابق أن TOPCon حساس للغاية لتركيبات التغليف. الفيلم المضاد للانعكاس والمادة المغلفة مترافقان. غيّر الطلاء وقد يحتاج اختيار المادة المغلفة إلى التبعية.
نصيحة لعامل الخطعند مقارنة عمليتي الفيلم الأمامي، لا تقارن فقط كفاءة الخلية. فجوة 0.05-0.1% على مستوى الخلية تبدو صغيرة، لكن الوحدة يمكن أن تنعكس بعدة واط. قم بقياس كل من كفاءة الخلية وقوة الوحدة، خاصة للوحدات الراقية التي تسعى للحصول على علاوات فئة القوة.
القيود: ما لا يقوله البحث
بحث Zhang 2019 هو دليل على منصة PERC، وليس TOPCon. لكن بصريات الانعكاس الأمامي تشترك في نفس الأصل: EVA يمتص الموجات القصيرة، أفلام SiOx تفقد حافتها القصيرة الموجة، ينخفض CTM. هذه قاعدة عامة لبصريات التغليف، والفيلم الأمامي لـ TOPCon يتبعها. هذه الحالة من الخط هي TOPCon، متسقة في الاتجاه مع البحث. نوصي بإعادة تشغيلها على خطك الخاص مع استجابة EQE الطيفية بالإضافة إلى تقسيم الانعكاس قبل/بعد التصفيح.
الآلية هي استنتاج هذا المقال، وليست حكمًا نهائيًا. التفسير الفيزيائي لـ"الطبقة النقية متعددة الطبقات SiNx لديها كسب تغليف أعلى" (الطيف الفعال المشذب + الامتصاص الطفيلي المنخفض) يحتاج إلى بيانات استجابة EQE الطيفية وبيانات تقسيم الانعكاس/الامتصاص قبل وبعد التصفيح لتحديدها بدقة. هذه القطعة تعطي الإطار الفيزيائي والاتجاه. أي نطاق يهيمن ومن أين يأتي الامتصاص الطفيلي ينتظر بيانات الطيف الخطي.
فجوة كسب التغليف 0.61%-0.94% هي تقدير من حيث الحجم محسوب عكسيًا من 3-4 واط و0.05-0.1%. المواد المغلفة المختلفة (EVA/POE/EPE) والزجاج المختلف (المطلي/غير المطلي) ستغير هذا الرقم.
الوحدات ثنائية الوجه والمواد المغلفة القاطعة للأشعة فوق البنفسجية تغير أيضًا استخدام الموجات القصيرة. الفجوة بين المجموعتين قد تتوزع مجددًا في سيناريو الزجاج المزدوج + مرور الأشعة فوق البنفسجية.
الخلاصة
نفس خلايا TOPCon، مجموعة التدرج تفوز بنسبة 0.1% على مستوى الخلية، وبعد التغليف تخسر 4 واط. الفرق ليس فقط في الكفاءة، بل في أن اختبار الفيلم المضاد للانعكاس تغير في مرحلة الوحدة.
اختبار الخلية يختبر الموجات القصيرة للطيف الكامل، ومجموعة التدرج تستجيب جيدًا. اختبار الوحدة يختبر الطيف الفعال بعد التغليف، ومجموعة SiNx النقية تقلب النتيجة.
ورقة PERC لعام 2019 قالت ذلك بالفعل: ضع SiOx في الوحدة وسيتم قطع كسب مستوى الخلية بنسبة 57%. انعكاس 3-4 واط المقاس على الخط يطابق استنتاج الورقة في الاتجاه.
لاختيار الفيلم الأمامي، لا تدع رقم كفاءة الخلية الواحد يحدد الإيقاع. احسب كسب التغليف في الإجمالي.
رؤية Ooitech
الفجوة بين الخلية والوحدة هنا هي بالضبط الفخ الذي نراقبه عند تسليم خط وحدة. الطلاء الذي يلمع على الخلية يمكن أن يفقد واطات بهدوء بمجرد وضع الزجاج وEVA فوقه، لذلك ننصح العملاء دائمًا بتثبيت اختيار مضاد الانعكاس بناءً على بيانات CTM الحقيقية، وليس كفاءة المختبر. نظرًا لأن Ooitech يبني خطوط إنتاج الوحدات فقط، فإن هذا الاقتران بين الخلية والوحدة هو حيث يكسب عملنا في التصفيح والتدريب على العمليات قيمته فعليًا. إذا كنت تريد رؤية كيف تظهر هذه الاختيارات على خط TOPCon قيد التشغيل، فإن قناة Ooitech على يوتيوب (www.youtube.com/ooitech) لديها الكثير من لقطات المصنع تستحق المتابعة.
