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BC सोलर सेल्स झुकने और विकृति के प्रति अधिक संवेदनशील क्यों हैं
विषय-सूची
त्वरित उत्तर: बैक-कॉन्टैक्ट सेल फ्रंट-कॉन्टैक्ट सेल की तुलना में झुकने और विकृति के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं क्योंकि दोनों ध्रुवता संपर्क पीछे की ओर होते हैं, इसलिए पीछे की धातुकरण मात्रा और उससे उत्पन्न तनाव सामने की ओर के मुकाबले असंतुलित होता है। फायरिंग के बाद जब सेल ठंडा होता है, तो पीछे की धातु बिना धातुकरण वाले सामने के फलक के विरुद्ध सिकुड़ती है, और परिणाम एक वक्रता होती है जिसे 182 mm या 105 mm सेल पर मिलीमीटर के अंशों में मापा जा सकता है। इसमें शामिल प्रसंस्करण तापमान — बाद के चरणों में लगभग 110 °C बनाम लगभग 22 °C के परिवेशी संदर्भ के विरुद्ध — तय करते हैं कि कितना विभेदक संकुचन जमा होता है। झुकना मायने रखता है क्योंकि मुड़ा हुआ सेल स्ट्रिंगर पर या लैमिनेट में सपाट नहीं बैठता, जिससे स्थिति संबंधी त्रुटियाँ, लैमिनेशन के बाद असमान एनकैप्सुलेंट मोटाई और सबसे बुरी स्थिति में जोड़ पर सूक्ष्म-दरारें उत्पन्न होती हैं।
PV मॉड्यूल निर्माण · Jerry, Ooitech द्वारा
बीसी सौर सेल का मुड़ना और विकृति
फोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकी मार्गों के बीच तीव्र प्रतिस्पर्धा में, बीसी, या बैक-कॉन्टैक्ट, सौर सेल अपने कुशल और दृश्य रूप से स्वच्छ डिजाइन के लिए अलग पहचान रखते हैं। सामने की सतह पर कोई धातु ग्रिड लाइन नहीं होने के कारण, बीसी सेल उद्योग की सबसे अधिक देखी जाने वाली प्रौद्योगिकी दिशाओं में से एक बन गए हैं।
हालाँकि, उस स्वच्छ उपस्थिति के पीछे एक कठिन विनिर्माण समस्या छिपी है: बीसी सेल स्वाभाविक रूप से मुड़ने और विकृत होने की अधिक संभावना रखते हैं।
जैसा कि उद्योग विशेषज्ञों ने बताया है, सभी इलेक्ट्रोड पीछे की ओर स्थित होते हैं, इसलिए सेल स्वाभाविक रूप से विकृत होने की प्रवृत्ति रखता है। मॉड्यूल असेंबली के दौरान, पीछे की ओर लगातार अधिक सामग्री जोड़ी जाती है, जिसमें इंसुलेटिंग एडहेसिव, क्षेत्रों के आसपास जहां स्थानीय दबाव और मोटाई भिन्नता अधिक स्पष्ट होती है।s, और सोल्डर पेस्ट शामिल हैं। जैसे-जैसे ये परतें बढ़ती हैं, वारपेज की समस्या और अधिक गंभीर हो सकती है।
तो, बीसी सेल पारंपरिक सौर सेलों की तुलना में मुड़ने और विकृत होने के प्रति अधिक संवेदनशील क्यों हैं?
1. संरचनात्मक असममितता एक अंतर्निहित विकृति जोखिम पैदा करती है
बीसी सेल की सबसे विशिष्ट विशेषता यह है कि सकारात्मक और नकारात्मक दोनों इलेक्ट्रोड पीछे की सतह पर रखे जाते हैं। सामने की ओर कोई धातु ग्रिड लाइन नहीं होती है। यह डिज़ाइन प्रकाश अवशोषण में सुधार करता है, लेकिन यह एक अंतर्निहित संरचनात्मक कमजोरी भी पेश करता है।
शोध से संकेत मिलता है कि BC सेल्स उन TOPCon सेल्स की तुलना में काफी अधिक वारपेज दिखाते हैं जिनके इलेक्ट्रोड सामने और पीछे की सतहों पर वितरित होते हैं। समान पीछे की संरचना के तहत, सामने की ग्रिड लाइनें पीछे की ओर संकोचन के कारण होने वाली विकृति को आंशिक रूप से संतुलित कर सकती हैं।
बीसी सेलों में ये सामने की ग्रिड लाइनें नहीं होती हैं। सामने और पीछे की सतहों के बीच परिणामी तनाव असंतुलन विनिर्माण और उपयोग के दौरान बेलनाकार विरूपण की संभावना को अधिक बना देता है।
यह संरचनात्मक विषमता मूल रूप से असमान तनाव का परिणाम है। यह उस तरह है जैसे सूरजमुखी अपने छायांकित और प्रकाशित किनारों पर विकास दर में अंतर के कारण सूर्य की ओर झुकता है। BC सेल में, पिछली सतह की कई परतों द्वारा उत्पन्न संकुचन तनाव सामने के तनाव से कहीं अधिक होता है, जिससे वेफर स्वाभाविक रूप से मुड़ जाता है।
2. पिछली सतह की सामग्रियों के बीच तापीय विस्तार का बेमेल
BC सेल के पीछे कई कार्यात्मक परतें लगानी पड़ती हैं। पारंपरिक धातु इलेक्ट्रोड के अलावा, इनमें इन्सुलेटिंग सामग्री, सोल्डर पेस्ट और सोल्डर रिबन शामिल हो सकते हैं। इन सामग्रियों के बीच तापीय विस्तार गुणांक में अंतर वारपेज का प्राथमिक कारण है।
धातु और सिलिकॉन के बीच विस्तार का अंतर विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। चांदी का तापीय विस्तार गुणांक सिलिकॉन से लगभग सात गुना अधिक होता है। सेल निर्माण के दौरान, यह अंतर चांदी की धातुकरण और सिलिकॉन सब्सट्रेट के बीच पर्याप्त तापीय तनाव उत्पन्न कर सकता है। सोल्डर पेस्ट छापने के बाद वारपेज और भी गंभीर हो सकता है।
इन्सुलेटिंग सामग्री भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। पिछली सतह पर सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड को अलग करने के लिए इन्सुलेशन आवश्यक है, लेकिन इन्सुलेटिंग सामग्री का तापीय विस्तार गुणांक सिलिकॉन वेफर से भिन्न होता है। यदि इन्सुलेशन और सेल के बीच संपर्क क्षेत्र बहुत बड़ा है, तो सामग्री की खपत बढ़ जाती है और तापीय विस्तार बेमेल के कारण होने वाला तनाव भी बढ़ जाता है। यह सेल वारपेज को तेज कर सकता है और सेल टूटने तथा हैंडलिंग के दौरान सेल चिपकने या ओवरलैप होने जैसे प्रक्रिया जोखिम पैदा कर सकता है।
3. एक तरफा सोल्डरिंग से असंतुलित यांत्रिक तनाव उत्पन्न होता है
BC मॉड्यूल आमतौर पर एक तरफा सोल्डरिंग का उपयोग करते हैं, जिसमें सभी सोल्डर रिबन पिछली सतह पर केंद्रित होते हैं। यह पारंपरिक दो तरफा सोल्डरिंग से मौलिक रूप से अलग है।
उदाहरण के लिए, जब 182 मिमी × 105 मिमी सेल पर 21 सोल्डर रिबन लगाए जाते हैं, तो तापमान 110°C से 22°C तक गिरने पर महत्वपूर्ण वारपेज होता है। यह तब होता है जब सेल की मोटाई 0.13 मिमी, 0.15 मिमी या 0.18 मिमी हो।
विकृति मुख्य रूप से सोल्डरिंग के दौरान उत्पन्न असमान तापीय तनाव से आती है। यह BC सेल के लिए उपयोग किए जाने वाले एक तरफा इंटरकनेक्शन से जुड़ी एक अंतर्निहित संरचनात्मक समस्या है।
अधिक चिंताजनक बात यह है कि सेल की मोटाई बढ़ाने से समस्या प्रभावी रूप से हल नहीं होती. सिमुलेशन परिणाम दिखाते हैं कि एक तरफा सोल्डरिंग से 4.9 मिमी तक वारपेज हो सकता है। यहां तक कि जब सेल की मोटाई 0.18 मिमी तक बढ़ाई जाती है, वारपेज केवल लगभग 18% कम होता है। समान परिस्थितियों में, दो तरफा सोल्डरिंग से अधिकतम वारपेज केवल 0.07 मिमी होता है।
| सोल्डरिंग की स्थिति | सेल या प्रक्रिया की स्थिति | रिपोर्ट किया गया वारपेज व्यवहार |
|---|---|---|
| एक तरफा सोल्डरिंग | 182 मिमी × 105 मिमी सेल जिसमें 21 रिबन हैं | 110°C से 22°C तक ठंडा होने के दौरान महत्वपूर्ण वारपेज |
| एक तरफा सोल्डरिंग | सेल की मोटाई 0.13 मिमी, 0.15 मिमी, या 0.18 मिमी | तीनों मोटाई पर वारपेज महत्वपूर्ण बना रहता है |
| एक तरफा सोल्डरिंग | सिमुलेशन परिणाम | वारपेज 4.9 मिमी तक पहुंच सकता है |
| एक तरफा सोल्डरिंग | मोटाई 0.18 मिमी तक बढ़ाई गई | वारपेज केवल लगभग 18% कम होता है |
| दो तरफा सोल्डरिंग | समान तुलना की स्थितियां | अधिकतम वारपेज लगभग 0.07 मिमी है |
इसका मतलब है कि केवल वेफर को मोटा करके दो तरफा सोल्डरिंग के वारपेज स्तर को प्राप्त करने के लिए 0.18 मिमी से कहीं अधिक मोटाई की आवश्यकता होगी। इससे सिलिकॉन की खपत और सामग्री लागत में काफी वृद्धि होगी।
यह समस्या लेमिनेशन तक भी जारी रह सकती है। एकतरफा सोल्डरिंग के कारण होने वाला असममित वारपेज सेल के किनारों और केंद्रीय क्षेत्र के आसपास एनकैप्सुलेंट को संकुचित कर सकता है। एनकैप्सुलेंट पतला हो सकता है या छिद्रित भी हो सकता है, जिससे स्थानीय तनाव संकेंद्रण बिंदु बनते हैं जो संरचनात्मक अखंडता और दीर्घकालिक मॉड्यूल विश्वसनीयता के लिए खतरा हैं।
4. पतले और बड़े सेल समस्या को बढ़ाते हैं
फोटोवोल्टिक उद्योग सिलिकॉन लागत कम करने के लिए पतले वेफर और मॉड्यूल पावर बढ़ाने के लिए बड़े सेल प्रारूपों का पीछा करना जारी रखता है। दोनों रुझान बीसी सेल वारपेज को अधिक गंभीर बना सकते हैं। शोध से पता चलता है कि सेल की मोटाई कम करने और सेल का आकार बढ़ाने दोनों से विरूपण में काफी वृद्धि होती है.
210 मिमी × 210 मिमी सेल के लिए, मोटाई 150 μm से घटाकर 70 μm करने से रिपोर्ट किया गया वारपेज 1.69 मिमी से बढ़कर 8.25 मिमी हो जाता है, जो लगभग पांच गुना वृद्धि है।
| सेल आकार | सेल की मोटाई | रिपोर्ट किया गया वारपेज |
|---|---|---|
| 210 मिमी × 210 मिमी | 150 μm | 1.69 मिमी |
| 210 मिमी × 210 मिमी | 70 μm | 8.25 मिमी |
ये आंकड़े स्पष्ट रूप से वेफर पतला करने से उत्पन्न चुनौती को दर्शाते हैं। उच्च दक्षता और कम लागत दोनों की तलाश करने वाले उद्योग के लिए, सिलिकॉन की मोटाई कम करते हुए वारपेज को नियंत्रित करना एक तकनीकी बाधा बन गया है जिसे संबोधित किया जाना चाहिए।
6. उद्योग शमन रणनीतियाँ और परिदृश्य
उद्योग पहले से ही बीसी सेल वारपेज को प्रबंधित करने के लिए कई तरीकों की खोज कर रहा है। सामान्य दृष्टिकोणों में शामिल हैं:
आधा-सेल मॉड्यूल डिज़ाइन: छोटे सेल आयाम पूर्ण झुकाव ऊंचाई को कम कर सकते हैं।
अनुकूलित ग्रिड-लाइन सामग्री और चौड़ाई: धातुकरण संरचनाओं को समायोजित करने से पीछे की ओर के तनाव को प्रबंधित करने में मदद मिल सकती है।
कम तापमान सोल्डरिंग: कम प्रक्रिया तापमान अंतर्संबंध के दौरान थर्मल तनाव को कम कर सकता है।
प्रवाहकीय चिपकने वाला हॉट प्रेसिंग: यह पारंपरिक उच्च तापमान सोल्डरिंग प्रक्रियाओं का एक विकल्प प्रदान करता है।
घुमावदार दबाव-ब्लॉक सुधार तंत्र: प्रसंस्करण के दौरान सेल आकार को नियंत्रित करने के लिए टैबर और स्ट्रिंगर उपकरण में विशेष सुधार संरचनाएं एकीकृत की जा सकती हैं।
कम तापमान सोल्डर रिबन अंतर्संबंध
संदर्भ
डोंग पेंग, उच्च दक्षता एन-प्रकार बैक-संपर्क सौर सेल प्रक्रियाओं पर अनुसंधान
मेकन सोलर, बड़े प्रारूप वाले पतले बीसी सेलों का वारपेज व्यवहार और ग्रिड-लाइन संरचना अनुकूलन
सौर और ऊर्जा भंडारण समीक्षा, एक तरफा सोल्डरिंग का आकर्षक रूप वारपेज और इससे संबंधित जोखिमों को छिपा नहीं सकता
Ooitech का दृष्टिकोण
वारपेज नियंत्रण को केवल सेल मोटाई की समस्या के रूप में नहीं, बल्कि एक संपूर्ण मॉड्यूल प्रक्रिया मुद्दे के रूप में माना जाना चाहिए। सोल्डरिंग तापमान, रिबन लेआउट, दबाव नियंत्रण, हैंडलिंग और लेमिनेशन को एक साथ समायोजित किया जाना चाहिए, खासकर जब पतले और बड़े प्रारूप वाले बीसी सेल का उपयोग किया जाता है। अंतर्संबंध चरण में अनियंत्रित छोटी विकृति बाद में उत्पादन लाइन में उपज या विश्वसनीयता समस्या बन सकती है।
अतिरिक्त पठन और पृष्ठभूमि डेटा
इस विषय पर सार्वजनिक संदर्भ सामग्री, जो उद्योग के प्रौद्योगिकी रोडमैप और बाज़ार डेटा को बनाए रखने वाले संगठनों द्वारा प्रकाशित की गई है:
