Il film frontale TOPCon SiNx vince alla grande: 3-4W di potenza del modulo in più rispetto al film gradiente
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 stato invertito.
Cell level: 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.
A livello di modulo: dopo la laminazione in moduli 66-celle 210×210, il gruppo SiNx puro era effettivamente 3-4W superiore in potenza (misurata sulla linea).
"Il gruppo con efficienza di cella inferiore ha prodotto una potenza del modulo superiore." Il controllo qualità continuava a chiedere perché, e non puoi semplicemente rispondere "guadagno di incapsulamento."
Questo articolo utilizza un solido documento per risolvere quella matematica ottica controintuitiva.
Parametri Tecnici
Efficienza della cella ≠ potenza del modulo. La laminazione si inserisce in mezzo.
Tieni ben presente una cosa: l'efficienza della cella e la potenza del modulo non sono una semplice moltiplicazione.
Utilizzando un modulo TOPCon 66-celle 210×210 con celle di grado 25,7% come riferimento, i dati di linea mostrano che un divario di efficienza della cella dello 0,1% corrisponde a circa 2,8W di potenza del modulo. Con quel coefficiente:
| Confronto | Divario a livello di cella | Divario atteso del modulo | Risultato misurato del modulo |
|---|---|---|---|
| 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 di cella è stato perso durante la laminazione.
La potenza del modulo non è l'efficienza della cella moltiplicata direttamente. Vetro, incapsulante e backsheet portano un guadagno di accoppiamento ottico (positivo) ma anche mismatch di corrente e perdita di distribuzione (negativo). 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 mono PERC. 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)
Utilizzando la simulazione ottica SunSolve (inclusa la texture piramidale), 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 misurata 62mA più alta, efficienza 21.50% vs 21.35% (+0.15% assoluto). Il film con uno strato SiOx a basso indice vince sulla cella.
Ma a livello di modulo, il grafico si inverte. La sezione 3.3 lo dice chiaramente:
"Poiché l'incapsulante EVA assorbe la luce a lunghezza d'onda corta, il vantaggio nella risposta spettrale della cella SiOx da 30nm è parzialmente mascherato... il guadagno di potenza del modulo è solo di 0,9W... l'inserimento di SiOx nel modulo ha ridotto del 57% il guadagno di prestazioni a livello di cella."
I dettagli:
Rapporto CTM: SiOx 30nm 96.1% vs SiNx 15nm 96,5%. Quello con SiOx è effettivamente inferiore.
Il vantaggio dello +0,15% a livello di cella 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 articolo 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 per onde corte. Ma dopo la laminazione, l'EVA assorbe la luce a onde corte <380nm, il bordo delle onde corte del gruppo con gradiente viene soffocato, il CTM diminuisce e, allo stesso grado di efficienza, il gruppo puro SiNx 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
Sulla linea di base del modulo 210 TOPCon a 66 celle (0,1% di efficienza cella ≈ 2,8W di potenza modulo), il gruppo con gradiente è superiore 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: SiNx puro è effettivamente superiore di 3-4W (misurato in linea)
Misurato, la potenza del modulo del gruppo SiNx puro è 3-4W superiore a quella 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 nella sola fase di incapsulamento. Rispetto a una baseline di 720W, ciò rappresenta una differenza di guadagno di incapsulamento dello 0,61%-0,94%.
③ Supporto dalla letteratura: "Taglio del 57%" di Zhang 2019 (piattaforma PERC)
Il risultato di Zhang su PERC è molto simile: il film con un terzo strato di 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 al modulo 210 TOPCon a 66 celle, il vantaggio dello 0,1% a livello di cella lascia solo circa lo 0,04% dopo la laminazione, e il modulo può assolutamente invertirsi. Stessa fonte, stessa causa del tuo risultato di linea "SiNx puro superiore di 3-4W".
④ Perché il gruppo con gradiente è in ritardo a livello di modulo?
Il film gradiente con SiOx/SiOxNy ha il suo punto di forza nell'antiriflesso a onde corte 300-500 nm. Ma è proprio quella la banda in cui vetro + EVA assorbono di più nel modulo. Il bordo delle onde corte del film gradiente viene letteralmente mangiato dai materiali di incapsulamento. Nel frattempo, il SiNx multistrato puro svolge la sua antiriflesso in modo completo nella banda principale visibile-near-infrared >400 nm (ancora efficace dopo la laminazione, dove la risposta quantica del silicio è più alta), quindi guadagna di più a livello di modulo.
Metterlo in linea: non giudicare solo dall'efficienza della cella
① Può funzionare in linea ora?
Entrambi possono. Il SiNx multistrato puro è una via matura. Il film gradiente (SiNx/SiOxNy/SiOx) può essere realizzato anche su PECVD a tubo, solo uno strato di rivestimento in più più un ulteriore passo di controllo del rapporto N/O e dell'abbinamento dello spessore dei tre strati.
Recentemente l'industria TOPCon ha riproposto l'approccio "film frontale SiNx multistrato" per sostituire il processo "film frontale a ossido di azoto multistrato". I dati che hai visto sono prove a livello di linea di questa tendenza. Non è che il film gradiente non sia buono, è che ha fallito l'esame di laminazione.
② Ne vale la pena?
Dipende da come si calcola. Guardando solo l'efficienza della cella, il film gradiente è più bello dello 0,05-0,1%. Ma a livello di modulo, il SiNx multistrato puro supera di 3-4 W, e con l'attuale prezzo per watt dei moduli TOPCon, questo è un vero margine premium.
La selezione del film frontale deve utilizzare una visione a due metriche: efficienza della cella più guadagno di incapsulamento. Non fissarti su quel singolo numero a livello di cella, o finirai come il gruppo del gradiente, vincendo in apparenza sulla cella e perdendo sostanza sul modulo.
③ È stabile?
Questo necessita di una verifica propria. 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 formulazioni 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 alta gamma che cercano premi per il grado di potenza.
Limiti: cosa non dice l'articolo
Zhang 2019 è una prova su piattaforma PERC, non TOPCon. Ma l'ottica antiriflesso frontale condivide la stessa origine: l'EVA assorbe le onde corte, i film SiOx perdono il loro bordo delle onde corte, il CTM cala. Questa è una regola generale dell'ottica di incapsulamento, e il film frontale TOPCon la segue. Questo caso di linea è TOPCon, coerente in direzione con l'articolo. Si consiglia di rieseguirlo 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 'SiNx multistrato puro ha un guadagno di incapsulamento maggiore' (spettro efficace rifilato + basso assorbimento parassitario) necessita di risposta spettrale EQE e dati di suddivisione 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 parassitario attendono i dati spettrali di linea.
Il divario di guadagno di incapsulamento dello 0,61%-0,94% è una stima dell'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) modificheranno 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 gradiente vince dello 0,1% a livello di cella, e dopo l'incapsulamento perde 4W. La differenza non è solo l'efficienza, ma che l'esame in cui si trova il film antiriflesso cambia nella fase del modulo.
L'esame della cella testa le onde corte a spettro completo, e il gruppo gradiente risponde bene. L'esame del modulo testa lo spettro efficace dopo l'incapsulamento, e il gruppo SiNx puro lo ribalta.
Quell'articolo 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 sulla linea corrisponde alla conclusione dell'articolo in direzione.
Per la selezione del film frontale, non lasciare che quel singolo numero di efficienza della cella imposti il ritmo. Conta il guadagno di incapsulamento 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 silenziosamente far perdere watt 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 il suo valore. Se vuoi vedere come queste scelte si manifestano 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.
