TOPCon Front-Film SiNx ชนะขาด: กำลังโมดูลมากกว่าฟิล์มเกรเดียนต์ 3-4W
แนะนำผลิตภัณฑ์
คุณได้ทำการเปรียบเทียบในสายการผลิต เซลล์ TOPCon สองกลุ่มที่มีสูตรฟิล์มหน้าต่างกัน
กลุ่มฟิล์มเกรเดียนต์: ชั้นซ้อนแบบเกรเดียนต์ SiNx/SiOxNy/SiOx (ที่มีชั้น SiOx/SiOxNy ดัชนีหักเหต่ำ)
กลุ่ม SiNx บริสุทธิ์: SiNx หลายชั้นบริสุทธิ์
ผลลัพธ์กลับตาลปัตร
ระดับเซลล์: กลุ่มเกรเดียนต์มีประสิทธิภาพสูงกว่ากลุ่ม SiNx บริสุทธิ์ 0.05%-0.1% บนเซลล์ ฟิล์มเกรเดียนต์ดูดีกว่าอย่างชัดเจน
ระดับโมดูล: หลังจากเคลือบเป็นโมดูล 66 เซลล์ 210×210 กลุ่ม SiNx บริสุทธิ์กลับมีกำลังสูงกว่า 3-4W (วัดในสายการผลิต)
"กลุ่มที่มีประสิทธิภาพเซลล์ต่ำกว่ากลับมีกำลังโมดูลสูงกว่า" ฝ่ายคุณภาพถามว่าทำไม และคุณไม่สามารถตอบเพียงว่า "กำไรจากการประกอบ"
บทความนี้ใช้เอกสารทางวิชาการหนึ่งชิ้นเพื่ออธิบายคณิตศาสตร์เชิงแสงที่ขัดกับสัญชาตญาณนั้น
พารามิเตอร์ทางเทคนิค
ประสิทธิภาพเซลล์ ≠ กำลังโมดูล การเคลือบอยู่ระหว่างกลาง
จำสิ่งนี้ไว้ให้ดี: ประสิทธิภาพเซลล์และกำลังโมดูลไม่ใช่การคูณง่ายๆ
ใช้โมดูล TOPCon 66 เซลล์ 210×210 ที่มีเซลล์เกรด 25.7% เป็นฐาน ข้อมูลสายการผลิตแสดงว่าช่องว่างประสิทธิภาพเซลล์ 0.1% สัมพันธ์กับกำลังโมดูลประมาณ 2.8W โดยค่าสัมประสิทธิ์นั้น:
| การเปรียบเทียบ | Cell-level gap | ช่องว่างโมดูลที่คาดหวัง | ผลโมดูลที่วัดได้ |
|---|---|---|---|
| ฟิล์มเกรเดียนต์เทียบกับ SiNx บริสุทธิ์ | +0.05%-0.1% (ความชันสูงกว่า) | +1.4-2.8W (ความชันควรชนะ) | SiNx บริสุทธิ์ +3-4W (กลับด้าน) |
ทิศทางกลับด้านโดยสมบูรณ์ ข้อได้เปรียบระดับเซลล์ถูกกลบในการเคลือบ
กำลังของโมดูลไม่ใช่การคูณประสิทธิภาพเซลล์โดยตรง แก้ว สารห่อหุ้ม และแผ่นหลังทำให้เกิดการเพิ่มประสิทธิภาพทางแสง (เชิงบวก) แต่ก็เกิดการไม่ตรงกันของกระแสและการสูญเสียการกระจาย (เชิงลบ) ผลลัพธ์สุทธิคือกำลังที่วัดได้ สูตรป้องกันแสงสะท้อนที่แตกต่างกันให้ผลลัพธ์สุทธิหลังการเคลือบที่แตกต่างกันมาก และนี่คือสาเหตุของ "แพ้ที่เซลล์ ชนะที่โมดูล"
กลไกนี้ถูกระบุแล้วโดย Zhang et al. 2019 (Energies, DOI:10.3390/en12061168) บน แพลตฟอร์ม PERCสนับสนุนด้วยการจำลอง SunSolve และการวัดโมดูล
ข้อได้เปรียบทางเทคนิค
เอกสาร PERC หนึ่งฉบับอธิบายการกลับด้านอย่างชัดเจน
Zhang 2019 ศึกษาสารเคลือบป้องกันแสงสะท้อนสามชั้นด้านหน้าบน mono PERC สองชั้นแรกคงที่คือ SiNx (20nm/45nm) เฉพาะชั้นที่สามเท่านั้นที่เปลี่ยน
แผน A: ชั้นที่สาม SiNx 15nm (ดัชนีหักเห 1.99)
แผน B3: ชั้นที่สาม SiOx 30nm (ดัชนีหักเห 1.46)
ใช้การจำลองทางแสง SunSolve (รวมพื้นผิวพีระมิด) พวกเขาคำนวณค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักการสะท้อน WAR (300-1100nm):
| แผน | ชั้นที่สาม | WAR (300-1100nm) |
|---|---|---|
| A | SiNx 15nm | 3.12% |
| B3 | SiOx 30nm | 2.78% |
| B5 | SiOx 50nm | 2.46% (หนากว่า, ต่ำกว่า) |
ที่ระดับเซลล์ B3 สะท้อนน้อยกว่า A วัด Isc สูงกว่า 62mA ประสิทธิภาพ 21.50% เทียบกับ 21.35% (+0.15% สัมบูรณ์)ฟิล์มที่มีชั้น SiOx ดัชนีต่ำชนะที่เซลล์
แต่ที่ระดับโมดูล กราฟกลับด้าน ส่วน 3.3 กล่าวไว้ชัดเจน:
"เนื่องจากสารห่อหุ้ม EVA ดูดซับแสงความยาวคลื่นสั้น ข้อได้เปรียบด้านการตอบสนองสเปกตรัมของเซลล์ SiOx 30nm จึงถูกบดบังบางส่วน... กำลังของโมดูลเพิ่มขึ้นเพียง 0.9W... การนำ SiOx เข้าไปในโมดูลทำให้ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในระดับเซลล์ลดลง 57%"
รายละเอียด:
อัตราส่วน CTM: SiOx 30nm 96.1% เทียบกับ SiNx 15nm 96.5% ค่า SiOx ต่ำกว่าจริง
ข้อได้เปรียบระดับเซลล์ +0.15% สูญเสีย 57% ของกำไรหลังการเคลือบ
กำลังของโมดูลเพิ่มขึ้นเพียง 0.9W.
นั่นคือคำอธิบายในระดับเอกสารสำหรับกรณีของคุณ กลุ่มเกรเดียนต์ (ที่มีชั้นดัชนีต่ำ SiOx/SiOxNy เช่น B3 ของ Zhang) ชนะ 0.05-0.1% ในระดับเซลล์ผ่านการป้องกันแสงสะท้อนคลื่นสั้น แต่หลังการเคลือบ EVA ดูดซับแสงคลื่นสั้น <380nm ขอบคลื่นสั้นของกลุ่มเกรเดียนต์ถูกบดบัง CTM ลดลง และที่เกรดประสิทธิภาพเท่ากัน กลุ่ม SiNx บริสุทธิ์จะแซงหน้า
การประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์
ช่องว่างอยู่ที่ไหน และขนาดเท่าใด
① ระดับเซลล์: กลุ่มเกรเดียนต์ชนะ 0.05%-0.1% ประมาณ 1.4-2.8W
โดยใช้เส้นฐาน 66 เซลล์ 210 TOPCon (ประสิทธิภาพเซลล์ 0.1% ≈ กำลังโมดูล 2.8W) กลุ่มเกรเดียนต์สูงกว่า 0.05%-0.1% ในระดับเซลล์ ซึ่งควรหมายถึง 1.4-2.8W สูงกว่าในระดับโมดูล
② ระดับโมดูล: SiNx บริสุทธิ์สูงกว่าจริง 3-4W (วัดจากสายการผลิต)
จากการวัด กำลังโมดูลของกลุ่ม SiNx บริสุทธิ์สูงกว่า 3-4W เมื่อเทียบกับกลุ่มเกรเดียนต์ เมื่อบวกกับข้อเสียเปรียบเล็กน้อยในระดับเซลล์ หมายความว่ากลุ่ม SiNx บริสุทธิ์มีส่วนช่วย 4.4-6.8W มากกว่าในขั้นตอนการประกอบเพียงอย่างเดียว เทียบกับเส้นฐาน 720W นั่นคือความแตกต่างของกำไรจากการประกอบ 0.61%-0.94%
③ การสนับสนุนจากเอกสาร: "การลด 57%" ของ Zhang 2019 (แพลตฟอร์ม PERC)
ผลลัพธ์ PERC ของ Zhang สอดคล้องอย่างใกล้ชิด: ฟิล์มที่มีชั้นที่สามเป็น SiOx ชนะ +0.15% ในระดับเซลล์ แต่หลังการเคลือบ กำไรลดลง 57% และอัตราส่วน CTM ลดลง 0.4 จุด
เมื่อแปลงเป็น 66 เซลล์ 210 TOPCon ข้อได้เปรียบระดับเซลล์ 0.1% เหลือเพียงประมาณ 0.04% หลังการเคลือบ และโมดูลสามารถกลับด้านได้อย่างแน่นอน แหล่งที่มาเดียวกัน สาเหตุเดียวกันกับผลลัพธ์ในสายการผลิตของคุณที่ว่า "SiNx บริสุทธิ์สูงกว่า 3-4W"
④ ทำไมกลุ่มเกรเดียนต์ถึงตามหลังในระดับโมดูล?
ฟิล์มเกรเดียนต์ที่มี SiOx/SiOxNy มีจุดแข็งหลักในการลดการสะท้อนคลื่นสั้น 300-500nm แต่นั่นคือช่วงที่กระจก + EVA ดูดซับมากที่สุดในโมดูล ขอบคลื่นสั้นของฟิล์มเกรเดียนต์ถูกวัสดุหุ้มดูดซับไปโดยตรง ในขณะที่ SiNx หลายชั้นบริสุทธิ์ทำการลดการสะท้อนอย่างทั่วถึงในช่วงคลื่นหลักที่ >400nm (ช่วงที่ตามองเห็นถึงอินฟราเรดใกล้) ซึ่งยังคงมีประสิทธิภาพหลังการเคลือบ โดยที่ซิลิคอนมีการตอบสนองควอนตัมสูงกว่า ดังนั้นจึงให้ผลตอบแทนมากกว่าในระดับโมดูล
การนำเข้าสู่สายการผลิต: อย่าตัดสินจากประสิทธิภาพเซลล์เพียงอย่างเดียว
① สามารถใช้งานบนสายการผลิตได้หรือไม่?
ทั้งสองแบบสามารถทำได้ SiNx หลายชั้นบริสุทธิ์เป็นเส้นทางที่成熟แล้ว ฟิล์มเกรเดียนต์ (SiNx/SiOxNy/SiOx) ก็สามารถทำได้บน tube PECVD เพียงเพิ่มชั้นเคลือบอีกหนึ่งชั้นและเพิ่มขั้นตอนการควบคุมอัตราส่วน N/O และความหนาของสามชั้น
เมื่อเร็วๆ นี้ อุตสาหกรรม TOPCon ได้ส่งเสริมแนวทาง "ฟิล์มหน้า SiNx หลายชั้น" อีกครั้งเพื่อแทนที่กระบวนการ "ฟิล์มหน้าไนตรัสออกไซด์หลายชั้น" ข้อมูลที่คุณเห็นเป็นหลักฐานระดับสายการผลิตของแนวโน้มนี้ ไม่ใช่ว่าฟิล์มเกรเดียนต์ไม่ดี แต่สอบตกในการทดสอบการเคลือบ
② คุ้มค่าหรือไม่?
ขึ้นอยู่กับวิธีการนับ ถ้าดูเฉพาะประสิทธิภาพเซลล์ ฟิล์มเกรเดียนต์สวยกว่า 0.05-0.1% แต่ในระดับโมดูล SiNx หลายชั้นบริสุทธิ์นำอยู่ 3-4W และที่ราคาต่อวัตต์ของโมดูล TOPCon ปัจจุบัน นั่นคือส่วนต่างราคาที่แท้จริง
การเลือกฟิล์มหน้าต้องใช้มุมมองสองมิติ: ประสิทธิภาพเซลล์บวกกับการเพิ่มประสิทธิภาพจากการหุ้ม อย่าจ้องที่ตัวเลขระดับเซลล์เพียงอย่างเดียว มิฉะนั้นคุณจะจบลงเหมือนกลุ่มฟิล์มเกรเดียนต์ ที่ได้หน้าตาที่เซลล์แต่เสียเนื้อที่โมดูล
③ มีความเสถียรหรือไม่?
ต้องตรวจสอบแยกต่างหาก ทั้งสองเป็นฟิล์มหลายชั้น และความน่าเชื่อถือในระยะยาว (ความเสถียรของฟิล์มภายใต้ความร้อนชื้น การเข้ากันได้กับสาร encapsulant ต่างๆ) ต้องวัดผล งานก่อนหน้าของทีม Hoex จาก UNSW แสดงให้เห็นแล้วว่า TOPCon ไวต่อสูตร encapsulant อย่างมาก ฟิล์มลดการสะท้อนและ encapsulant มีความสัมพันธ์กัน เปลี่ยนการเคลือบ การเลือก encapsulant อาจต้องปรับตาม
ข้อควรระวังสำหรับพนักงานสายการผลิต: เมื่อเปรียบเทียบกระบวนการฟิล์มหน้าสองแบบ อย่าเปรียบเทียบเฉพาะประสิทธิภาพเซลล์ ช่องว่าง 0.05-0.1% ในระดับเซลล์ดูเล็กน้อย แต่โมดูลสามารถกลับกันได้หลายวัตต์ วัดทั้งประสิทธิภาพเซลล์และกำลังโมดูล โดยเฉพาะสำหรับโมดูลระดับสูงที่ต้องการส่วนต่างราคาจากเกรดกำลัง
ข้อจำกัด: สิ่งที่บทความไม่ได้กล่าว
Zhang 2019 เป็นหลักฐานบนแพลตฟอร์ม PERC ไม่ใช่ TOPCon แต่เลนส์สะท้อนแสงด้านหน้ามีต้นกำเนิดเดียวกัน: EVA ดูดซับคลื่นสั้น, ฟิล์ม SiOx สูญเสียขอบคลื่นสั้น, CTM ลดลง นั่นคือกฎทั่วไปของเลนส์บรรจุภัณฑ์ และฟิล์มหน้า TOPCon ก็เป็นไปตามนั้น กรณีสายการผลิตนี้คือ TOPCon ซึ่งสอดคล้องกับทิศทางของบทความ แนะนำให้รันซ้ำบนสายการผลิตของคุณเองด้วย EQE spectral response และการแยกการสะท้อนก่อน/หลังการเคลือบ
กลไกนี้เป็นข้อสรุปของบทความนี้ ไม่ใช่คำตัดสิน คำอธิบายทางฟิสิกส์สำหรับ 'SiNx หลายชั้นบริสุทธิ์มี packaging gain สูงกว่า' (สเปกตรัมที่มีประสิทธิภาพถูกตัดแต่ง + การดูดซับปรสิตต่ำ) จำเป็นต้องใช้ข้อมูล EQE spectral response และการแยกการสะท้อน/การดูดซับก่อน/หลังการเคลือบเพื่อยืนยัน ชิ้นงานนี้ให้กรอบทางฟิสิกส์และทิศทาง แถบใดเด่นและการดูดซับปรสิตมาจากไหนรอข้อมูลสเปกตรัมจากสายการผลิต
ช่องว่าง packaging-gain 0.61%-0.94% เป็นค่าประมาณลำดับความสำคัญที่คำนวณย้อนกลับจาก 3-4W และ 0.05-0.1% สารห่อหุ้มที่แตกต่างกัน (EVA/POE/EPE) และกระจกที่แตกต่างกัน (เคลือบ/ไม่เคลือบ) จะเปลี่ยนค่านั้น
โมดูลสองหน้าและสารห่อหุ้มที่ตัดรังสียูวียิ่งเปลี่ยนการใช้คลื่นสั้น ช่องว่างระหว่างสองกลุ่มอาจกระจายใหม่ภายใต้สถานการณ์กระจกคู่ + ผ่านรังสียูวี
สรุป
เซลล์ TOPCon เดียวกัน กลุ่มเกรเดียนต์ชนะ 0.1% ที่ระดับเซลล์ และหลังจากบรรจุภัณฑ์สูญเสีย 4W ความแตกต่างไม่ใช่แค่ประสิทธิภาพ แต่เป็นการสอบที่ฟิล์มสะท้อนแสงอยู่เปลี่ยนไปในขั้นตอนโมดูล
การสอบเซลล์ทดสอบคลื่นสั้นเต็มสเปกตรัม และกลุ่มเกรเดียนต์ตอบได้ดี การสอบโมดูลทดสอบสเปกตรัมที่มีประสิทธิภาพหลังบรรจุภัณฑ์ และกลุ่ม SiNx บริสุทธิ์พลิกสถานการณ์
บทความ PERC ปี 2019 นั้นบอกแล้ว: ใส่ SiOx เข้าไปในโมดูล และ gain ที่ระดับเซลล์ลดลง 57% การกลับด้าน 3-4W ที่วัดได้บนสายการผลิตสอดคล้องกับข้อสรุปของบทความในทิศทาง
สำหรับการเลือกฟิล์มหน้า อย่าให้ค่าประสิทธิภาพเซลล์เดียวนั้นกำหนดจังหวะ นับ packaging gain เข้าไปในทั้งหมด
มุมมองของ Ooitech
ช่องว่างระหว่างเซลล์กับโมดูลที่นี่คือกับดักที่เรามองหาเมื่อเราส่งมอบสายการผลิตโมดูล การเคลือบที่ส่องประกายบนเซลล์สามารถทำให้วัตต์รั่วไหลอย่างเงียบๆ เมื่อกระจกและ EVA ถูกวางทับ ดังนั้นเราจึงบอกลูกค้าเสมอให้ล็อคการเลือกสารสะท้อนแสงกับข้อมูล CTM จริง ไม่ใช่ประสิทธิภาพในห้องแล็บ เนื่องจาก Ooitech สร้างเฉพาะสายการผลิตโมดูล การเชื่อมต่อระหว่างเซลล์กับโมดูลนี้คือจุดที่งานเคลือบและการฝึกอบรมกระบวนการของเราสร้างคุณค่าอย่างแท้จริง หากคุณต้องการดูว่าตัวเลือกเหล่านี้ทำงานอย่างไรบนสายการผลิต TOPCon ที่กำลังทำงาน ช่อง YouTube ของ Ooitech (www.youtube.com/ooitech) มีฟุตเทจจากโรงงานมากมายที่ควรติดตาม
