Знання

Дослідження зі стандартизації клітин TOPCon N-типу

В останні роки з розвитком і використанням нових технологій, нових процесів і нових структур фотоелектричних елементів індустрія фотоелектричних елементів швидко розвивається. Будучи ключовою технологією, що підтримує розвиток нової енергії та інтелектуальних мереж, осередки n-типу стали гарячою точкою глобального промислового розвитку.

Оскільки контактний фотоелектричний елемент з тунельним оксидним шаром пасивації n-типу (надалі іменований як «елемент TOPCon n-типу») має перевагу в продуктивності значного підвищення ефективності порівняно зі звичайними фотоелектричними елементами, завдяки збільшенню витрат на контрольовану та зрілу трансформацію обладнання, елемент TOPCon типу n Подальше розширення вітчизняних виробничих потужностей стало основним напрямком розвитку високоефективних фотоелементів.

Стандартизація акумуляторів TOPCon n-типу стикається з такими проблемами, як нездатність охопити поточні стандарти та необхідність покращити застосовність стандартів. У цій статті буде проведено дослідження та аналіз стандартизації батарей TOPCon n-типу, а також подано пропозиції щодо стандартизації.

Статус розробки технології клітин TOPCon n-типу

Структура основного кремнієвого матеріалу p-типу, який використовується у звичайних фотоелектричних елементах, має n+pp+, поверхня, що приймає світло, є поверхнею n+, а для формування випромінювача використовується дифузія фосфору.

Існує два основних типи гомоперехідних структур фотоелектричних елементів для кремнієвих базових матеріалів n-типу, один — n+np+, а інший — p+nn+.

Порівняно з кремнієм p-типу, кремній n-типу має кращий термін служби неосновних носіїв, нижче загасання та більший потенціал ефективності.

Двостороння комірка n-типу, виготовлена ​​з кремнію n-типу, має такі переваги, як висока ефективність, хороша реакція на слабке освітлення, низький температурний коефіцієнт і більш двостороння генерація електроенергії.

Оскільки вимоги галузі до ефективності фотоелектричного перетворення фотоелектричних елементів продовжують зростати, високоефективні фотоелектричні елементи n-типу, такі як TOPCon, HJT та IBC, поступово займуть майбутній ринок.

Згідно з Міжнародною дорожньою картою фотоелектричної промисловості на 2021 рік (ITRPV), що стосується глобальних технологій фотоелектричної промисловості та прогнозу ринку, елементи n-типу представляють майбутні технології та напрямок розвитку ринку фотоелектричних елементів у країні та за кордоном.

Серед технічних маршрутів трьох типів батарей n-типу батареї n-типу TOPCon стали технологічним шляхом з найбільшим масштабом індустріалізації завдяки їх перевагам у високому коефіцієнті використання існуючого обладнання та високій ефективності перетворення.

Зараз батареї TOPCon n-типу в промисловості, як правило, виготовляються на основі технології LPCVD (хімічне осадження з парової фази при низькому тиску), яка передбачає багато процедур, ефективність і продуктивність обмежені, а обладнання покладається на імпорт. Його потрібно вдосконалити. Масштабне виробництво елементів TOPCon n-типу стикається з технічними труднощами, такими як висока вартість виробництва, складний процес, низький коефіцієнт виходу та недостатня ефективність перетворення.

Промисловість робила багато спроб удосконалити технологію клітин TOPCon n-типу. Серед них технологія in-situ шару легованого полікремнію застосовується в одному процесі осадження тунельного оксидного шару та шару легованого полікремнію (n+-polySi) без обгорткового покриття;

Металевий електрод батареї TOPCon n-типу готується за допомогою нової технології змішування алюмінієвої пасти та срібної пасти, що знижує вартість і покращує контактний опір; використовує структуру переднього селективного випромінювача та технологію контактної структури заднього багатошарового тунелювання.

Ці технологічні оновлення та оптимізація процесів зробили певний внесок в індустріалізацію клітин TOPCon n-типу.

Дослідження стандартизації акумулятора TOPCon n-типу

Існують деякі технічні відмінності між осередками TOPCon n-типу та звичайними фотоелементами p-типу, а оцінка фотоелементів на ринку базується на поточних звичайних стандартах акумуляторів, і немає чітких стандартних вимог для фотоелементів n-типу. .

Елемент TOPCon типу n має такі характеристики, як низьке загасання, низький температурний коефіцієнт, висока ефективність, високий двосторонній коефіцієнт, висока напруга відкриття тощо. Він відрізняється від звичайних фотоелектричних елементів з точки зору стандартів.

Цей розділ почнеться з визначення стандартних показників батареї n-type TOPCon, провести відповідну перевірку щодо кривизни, міцності електрода на розрив, надійності та продуктивності початкового світлоіндукованого загасання та обговорити результати перевірки.

Визначення стандартних показників

Звичайні фотоелектричні елементи базуються на стандарті GB/T29195-2012 «Загальні технічні характеристики наземних кристалічних кремнієвих сонячних елементів», який чітко вимагає характерних параметрів фотоелектричних елементів.

Базуючись на вимогах GB/T29195-2012 у поєднанні з технічними характеристиками акумуляторів TOPCon n-типу, аналіз проводився постатейно.

Див. таблицю 1, батареї n-типу TOPCon в основному такі ж, як і звичайні батареї з точки зору розміру та зовнішнього вигляду;

Таблиця 1 Порівняння батареї TOPCon n-типу та вимог GB/T29195-2012

Що стосується параметрів електричних характеристик і температурного коефіцієнта, випробування проводяться відповідно до IEC60904-1 і IEC61853-2, а методи випробувань відповідають звичайним батареям; Вимоги до механічних властивостей відрізняються від вимог до звичайних батарей щодо ступеня вигину та міцності електрода на розрив.

Крім того, відповідно до фактичного середовища застосування продукту, як вимога до надійності додається випробування вологим теплом.

На основі вищенаведеного аналізу були проведені експерименти для перевірки механічних властивостей і надійності батарей TOPCon n-типу.

В якості експериментальних зразків були обрані фотоелектричні елементи різних виробників з однаковим технічним маршрутом. Зразки надала компанія Taizhou Jolywood Optoelectronics Technology Co., Ltd.

Експеримент проводився в сторонніх лабораторіях і лабораторіях підприємств, а такі параметри, як ступінь вигину та міцність електрода на розтяг, випробування на термічний цикл і випробування на вологе тепло, а також початкові показники затухання під впливом світла були протестовані та перевірені.

Перевірка механічних властивостей фотоелектричних елементів

Ступінь вигину та міцність електрода на розрив механічних властивостей батарей TOPCon n-типу перевіряються безпосередньо на самому листі батареї, а перевірка методу випробування полягає в наступному.

01

Перевірка випробування на вигин

Кривизна означає відхилення між центральною точкою серединної поверхні досліджуваного зразка та базовою площиною серединної поверхні. Це важливий показник для оцінки плоскості батареї під напругою шляхом тестування деформації вигину фотоелектричного елемента.

Його основний метод випробування полягає у вимірюванні відстані від центру пластини до базової площини за допомогою індикатора переміщення низького тиску.

Jolywood Optoelectronics і Xi'an State Power Investment надали по 20 батарей TOPCon розміру M10 типу n. Рівність поверхні була кращою за 0.01 мм, а кривизну батареї перевіряли за допомогою вимірювального інструменту з роздільною здатністю краще за 0.01 мм.

Випробування батареї на вигин проводиться відповідно до положень 4.2.1 у GB/T29195-2012.

Результати випробувань наведено в таблиці 2.

Таблиця 2 Результати випробувань на згин клітин TOPCon n-типу

Стандарти внутрішнього контролю підприємства Jolywood і Xi'an State Power Investment вимагають, щоб ступінь вигину не перевищувала 0.1 мм. Відповідно до аналізу результатів тестування вибірки, середній ступінь вигину Jolywood Optoelectronics і Xi'an State Power Investment становить 0.056 мм і 0.053 мм відповідно. Максимальні значення 0.08 мм і 0.10 мм відповідно.

За результатами тестової перевірки висувається вимога, щоб кривизна батареї TOPCon n-типу не перевищувала 0.1 мм.

02

Перевірка випробувань на міцність електродів на розрив

Металева стрічка з’єднана з проводом сітки фотоелектричного елемента зварюванням для проведення струму. Стрічка припою та електрод повинні бути з’єднані стабільно, щоб мінімізувати опір контакту та забезпечити ефективність проведення струму.

З цієї причини випробування електрода на міцність на розрив дроту сітки батареї може оцінити зварюваність електрода та якість зварювання батареї, що є звичайним методом випробування міцності адгезії двигуна фотоелектричної батареї.

<section style="margin: 0px 0px 16px;padding: 0px;outline