Il film SiNx frontale TOPCon vince alla grande: 3-4W in più di potenza del modulo rispetto al film a gradiente
Indice
Introduzione al prodotto
Hai eseguito un confronto sulla linea. Due gruppi di celle TOPCon, diverse ricette di film frontale.
Gruppo film a gradiente: stack a gradiente SiNx/SiOxNy/SiOx (con strati SiOx/SiOxNy a basso indice di rifrazione)
Gruppo SiNx puro: SiNx multistrato puro
Il risultato è arrivato al contrario.
Livello cella: il gruppo a gradiente aveva un'efficienza superiore dello 0,05%-0,1% rispetto al gruppo SiNx puro. Sulla cella, il film a gradiente appariva chiaramente migliore.
Livello modulo: dopo la laminazione in moduli 66 celle 210×210, il gruppo SiNx puro era in realtà 3-4W più alto in potenza (misurato sulla linea).
"Il gruppo con efficienza di cella inferiore ha finito con potenza di modulo superiore." La qualità continuava a chiedere perché, e non puoi semplicemente rispondere "guadagno di imballaggio".
Questo articolo usa un documento solido per chiarire quella matematica ottica controintuitiva.
Parametri tecnici
Efficienza cella ≠ potenza modulo. La laminazione sta in mezzo.
Tieni ben presente una cosa: efficienza cella e potenza modulo non sono una semplice moltiplicazione.
Usando come base un modulo TOPCon 66 celle 210×210 con celle di grado 25,7%, i dati di linea mostrano che un divario di efficienza cella dello 0,1% corrisponde a circa 2,8W di potenza modulo. Con quel coefficiente:
| Confronto | Divario a livello cella | Divario modulo previsto | Risultato modulo misurato |
|---|---|---|---|
| Film a gradiente vs SiNx puro | +0,05%-0,1% (gradiente più alto) | +1,4-2,8W (il gradiente dovrebbe vincere) | SiNx puro +3-4W (invertito) |
La direzione si è completamente invertita. Il vantaggio a livello cella è stato mangiato nella laminazione.
La potenza del modulo non è l'efficienza della cella moltiplicata direttamente. Il vetro, l'incapsulante e il backsheet apportano un guadagno di accoppiamento ottico (positivo) ma anche una perdita di disadattamento di corrente e di distribuzione (negativa). Il netto è la potenza misurata. Diverse ricette antiriflesso producono netti post-laminazione molto diversi, e questa è la radice del "perdere sulla cella, vincere sul modulo."
Questo meccanismo è già stato individuato da Zhang et al. 2019 (Energies, DOI:10.3390/en12061168) su una piattaforma PERC, supportato da simulazione SunSolve e misurazione del modulo.
Vantaggi Tecnici
Un articolo PERC spiega chiaramente l'inversione
Zhang 2019 ha studiato un rivestimento antiriflesso frontale a tre strati su PERC mono. I primi due strati sono rimasti fissi SiNx (20nm/45nm). Solo il terzo strato è cambiato.
Piano A: terzo strato 15nm SiNx (indice di rifrazione 1.99)
Piano B3: terzo strato 30nm SiOx (indice di rifrazione 1.46)
Usando la simulazione ottica SunSolve (texture piramidale inclusa), hanno calcolato la riflettanza media ponderata WAR (300-1100nm):
| Piano | Terzo strato | WAR (300-1100nm) |
|---|---|---|
| A | 15nm SiNx | 3.12% |
| B3 | 30nm SiOx | 2.78% |
| B5 | 50nm SiOx | 2.46% (più spesso, più basso) |
A livello di cella, B3 riflette meno di A, Isc misurato 62mA più alto, efficienza 21.50% vs 21.35% (+0.15% assoluto). Il film con strato SiOx a basso indice vince semplicemente sulla cella.
Ma a livello di modulo, il grafico si capovolge. La Sezione 3.3 lo dice chiaramente:
"Poiché l'incapsulante EVA assorbe luce a lunghezza d'onda corta, il vantaggio di risposta spettrale della cella con 30nm SiOx è in parte mascherato... il guadagno di potenza del modulo è solo 0.9W... mettere SiOx nel modulo ha ridotto il guadagno di prestazioni a livello di cella del 57%."
I dettagli:
Rapporto CTM: 30nm SiOx 96.1% vs 15nm SiNx 96.5%. Quello con SiOx è in realtà più basso.
Il vantaggio a livello di cella di +0.15% ha perso il 57% del suo guadagno dopo la laminazione.
Guadagno di potenza del modulo solo 0.9W.
Questa è la spiegazione a livello di cella per il tuo caso. Il gruppo con gradiente (con strati a basso indice SiOx/SiOxNy, come il B3 di Zhang) vince 0.05-0.1% a livello di cella grazie all'antiriflesso a onde corte. Ma dopo la laminazione, l'EVA assorbe la luce a onde corte <380nm, il bordo a onde corte del gruppo con gradiente viene soffocato, il CTM cala, e allo stesso grado di efficienza il gruppo SiNx puro lo supera.
Applicazione del prodotto
Dove si trova il divario e quanto è grande
① A livello di cella: il gruppo con gradiente vince 0.05%-0.1%, circa 1.4-2.8W
Con la linea di base TOPCon 210 a 66 celle (0.1% di efficienza cella ≈ 2.8W di potenza modulo), il gruppo con gradiente è più alto dello 0.05%-0.1% a livello di cella, il che dovrebbe significare 1.4-2.8W in più a livello di modulo.
② A livello di modulo: il SiNx puro è in realtà più alto di 3-4W (misurato in linea)
Misurato, la potenza del modulo del gruppo SiNx puro è 3-4W più alta del gruppo con gradiente. Aggiungendo il piccolo svantaggio a livello di cella, significa che il gruppo SiNx puro contribuisce 4.4-6.8W in più solo nella fase di packaging. Rispetto a una linea di base di 720W, ciò rappresenta una differenza di guadagno di packaging dello 0.61%-0.94%.
③ Supporto dalla letteratura: il "taglio del 57%" di Zhang 2019 (piattaforma PERC)
Il risultato PERC di Zhang è molto simile: il film con terzo strato SiOx vince +0.15% a livello di cella, ma dopo la laminazione il guadagno viene tagliato del 57% e il rapporto CTM scende di 0.4 punti.
Convertito a TOPCon 210 a 66 celle, il vantaggio dello 0.1% a livello di cella lascia solo circa 0.04% dopo la laminazione, e il modulo può assolutamente invertirsi. Stessa fonte, stessa causa del tuo risultato in linea di "SiNx puro più alto di 3-4W."
④ Perché il gruppo con gradiente resta indietro a livello di modulo?
Il film con gradiente con SiOx/SiOxNy ha il suo punto di forza principale nell'antiriflesso a onde corte 300-500nm. Ma è esattamente la banda in cui vetro + EVA assorbono di più nel modulo. Il bordo a onde corte del film con gradiente viene mangiato direttamente dai materiali di packaging. Nel frattempo, il SiNx multistrato puro fa il suo antiriflesso in modo approfondito nella banda principale visibile-near-infrared >400nm (ancora efficace dopo la laminazione, dove la risposta quantica del silicio è più alta), quindi incassa di più a livello di modulo.
Portarlo in linea: non giudicare solo dall'efficienza della cella
① Può essere messo in linea ora?
Entrambi possono. Il SiNx multistrato puro è una via matura. Il film a gradiente (SiNx/SiOxNy/SiOx) può essere realizzato anche su PECVD a tubo, basta uno strato di rivestimento in più e un ulteriore passaggio di controllo del rapporto N/O e dello spessore dei tre strati.
Recentemente l'industria TOPCon sta ri-promuovendo l'approccio del "film frontale SiNx multistrato" per sostituire il processo del "film frontale a multistrato di ossido di azoto". I dati che hai visto sono la prova a livello di linea di questa tendenza. Non è che il film a gradiente non sia buono, è che ha fallito l'esame di laminazione.
② Ne vale la pena?
Dipende da come conti. Guardando solo l'efficienza della cella, il film a gradiente è più bello dello 0,05-0,1%. Ma a livello di modulo, il SiNx multistrato puro supera di 3-4W, e con l'attuale prezzo per watt dei moduli TOPCon, questo è un vero margine premium.
La selezione del film frontale deve usare una visione a due metriche: efficienza della cella più guadagno di imballaggio. Non fissarti su quel singolo numero a livello di cella, o finirai come il gruppo del gradiente, vincendo in apparenza sulla cella e perdendo in sostanza sul modulo.
③ È stabile?
Questo richiede una verifica a parte. Entrambi sono film multistrato, e l'affidabilità a lungo termine (stabilità del film sotto calore umido, compatibilità con diversi incapsulanti) deve essere misurata. Il lavoro precedente del team Hoex dell'UNSW ha già mostrato che TOPCon è estremamente sensibile alle formule di incapsulamento. Il film antiriflesso e l'incapsulante sono accoppiati. Cambia il rivestimento e la scelta dell'incapsulante potrebbe dover seguire.
Consiglio per gli operatori di linea: quando si confrontano due processi di film frontale, non confrontare solo l'efficienza della cella. Un divario dello 0,05-0,1% a livello di cella sembra piccolo, ma il modulo può invertire di diversi watt. Misura sia l'efficienza della cella che la potenza del modulo, specialmente per moduli di fascia alta che cercano premi di classe di potenza.
Limiti: cosa non dice il documento
Zhang 2019 è prova su piattaforma PERC, non TOPCon. Ma l'ottica antiriflesso frontale condivide la stessa origine: l'EVA assorbe l'onda corta, i film SiOx perdono il loro bordo a onda corta, il CTM cala. Questa è una regola generale dell'ottica di imballaggio, e il film frontale TOPCon la segue. Questo caso di linea è TOPCon, coerente in direzione con il documento. Si consiglia di ripeterlo sulla propria linea con risposta spettrale EQE più una suddivisione della riflessione pre/post-laminazione.
Il meccanismo è un'inferenza di questo articolo, non un verdetto. La spiegazione fisica per cui "il SiNx multistrato puro ha un guadagno di packaging più elevato" (spettro efficace rifilato + basso assorbimento parassita) necessita della risposta spettrale EQE e dei dati di divisione riflessione/assorbimento pre/post-laminazione per essere definita. Questo pezzo fornisce il quadro fisico e la direzione. Quale banda domina e da dove proviene l'assorbimento parassita attendono i dati spettrali di linea.
Il divario di guadagno di packaging dello 0,61%-0,94% è una stima di ordine di grandezza calcolata a ritroso da 3-4W e 0,05-0,1%. Diversi incapsulanti (EVA/POE/EPE) e diversi vetri (rivestiti/non rivestiti) sposteranno quel numero.
I moduli bifacciali e l'incapsulante taglia-UV modificano ulteriormente l'utilizzo delle onde corte. Il divario tra i due gruppi potrebbe redistribuirsi in uno scenario di doppio vetro + passaggio UV.
Riepilogo
Stesse celle TOPCon, il gruppo a gradiente vince dello 0,1% a livello di cella, e dopo il packaging perde 4W. La differenza non è solo l'efficienza, è che l'esame in cui si trova il film antiriflesso è cambiato nella fase di modulo.
L'esame della cella testa le onde corte a spettro completo, e il gruppo a gradiente risponde bene. L'esame del modulo testa lo spettro efficace dopo il packaging, e il gruppo SiNx puro ribalta la situazione.
Quel documento PERC del 2019 lo diceva già: metti SiOx nel modulo e il guadagno a livello di cella viene tagliato del 57%. L'inversione di 3-4W misurata in linea corrisponde in direzione alla conclusione del documento.
Per la selezione del film frontale, non lasciare che quel singolo numero di efficienza della cella detti il ritmo. Conta il guadagno di packaging nel totale.
Il Punto di Vista di Ooitech
Il divario cella-modulo qui è esattamente la trappola che osserviamo quando consegniamo una linea di moduli. Un rivestimento che brilla sulla cella può sanguinare watt silenziosamente una volta che vetro ed EVA vengono messi sopra, quindi diciamo sempre ai clienti di bloccare la scelta antiriflesso contro dati CTM reali, non efficienza di laboratorio. Poiché Ooitech costruisce solo linee di produzione di moduli, questo accoppiamento cella-modulo è dove il nostro lavoro di laminazione e formazione di processo guadagna davvero. Se vuoi vedere come queste scelte si svolgono su una linea TOPCon in funzione, il canale YouTube di Ooitech (www.youtube.com/ooitech) ha molti filmati di fabbrica che vale la pena seguire.
