Kutoka Seli hadi Moduli: Mchakato wa Utengenezaji wa Moduli za Jua za Back-Contact (BC)

Introduction: Why Back Contact Technology Is Reshaping the Solar Industry

Sekta ya PV iko katikati ya mabadiliko halisi ya teknolojia. PERC ilitawala kwa miaka, TOPCon ilipanda haraka, na sasa usanifu wa tatu unavutia umakini mkubwa kutoka kwa wazalishaji na waendelezaji wa miradi: teknolojia ya Back Contact (BC).

Seli za kawaida za mawasiliano ya mbele hupoteza sehemu ya mwanga wa jua kwa sababu gridi za chuma ziko upande wa jua. Seli za BC huhamisha kila mawasiliano ya umeme nyuma. Mbele inabaki safi kabisa. Hiyo inamaanisha mkondo mfupi wa juu, muonekano mzuri, na ufanisi wa moduli ambao sasa unashindana moja kwa moja na teknolojia kuu.

Hapa kuna sehemu inayofanya BC kuvutia kwa mtu yeyote anayeendesha mstari: kupata kutoka kwa seli ya BC iliyokamilishwa hadi moduli ya BC iliyokusanyika kikamilifu sio kazi ile ile ambayo sekta imekuwa ikifanya kwa miongo kadhaa. Hakuna busbars za mbele, hakuna vidole vya mbele. Ukweli huo pekee hubadilisha jinsi seli zinavyounganishwa, jinsi nyuzi zinavyojengwa, jinsi ribbons zinavyoundwa, na jinsi unavyoweka kichocheo chako cha lamination.

Blogu hii inapitia mchakato mzima kutoka seli ya BC hadi moduli ya BC, hatua kwa hatua, pamoja na vifaa vinavyohusika na mitego ya mchakato unayohitaji kuangalia.

1. Kuelewa Seli ya BC: Muhtasari wa Haraka

1.1 Seli ya Back Contact ni Nini?

Seli ya Back Contact (BC), wakati mwingine huitwa Interdigitated Back Contact (IBC) au all-back-contact, huweka mawasiliano ya emitter na msingi upande wa nyuma wa wafer katika muundo wa interdigitated. Mbele ni silicon tupu, ambayo inaondoa vitu vitatu mara moja:

• Hasara za kivuli, kwa kawaida 3-5% ya eneo la seli kwenye seli za kawaida

• Hasara za upinzani zinazohusiana na maelewano ya muundo wa gridi ya mbele

• Gridi zinazoonekana, ambazo ni muhimu kwa muonekano

Vibadala vikuu vya BC mwaka 2024-2025:

Mwelekeo ni dhahiri: BC inahama kutoka bidhaa ya kifahari ya niche hadi mshindani mkuu, ikisukumwa kwa nguvu na watengenezaji wa China wakiongeza kiwango kwa 2024-2025.

1.2 Tofauti Muhimu: Jiometri ya Mawasiliano

Kwenye seli ya PERC au TOPCon, busbars za mbele (9-16 kwenye seli za kisasa) na vidole huwekwa nyembamba iwezekanavyo huku bado zikikusanya mkondo. Unauza mkanda moja kwa moja kwenye busbars hizo. Rahisi.

On a BC cell the rear side carries alternating strips of n-type and p-type contacts in a parallel, interdigitated pattern. The width, pitch and spacing of those strips are different for every maker, and they are proprietary. They also decide exactly how the cell can be interconnected inside a module.

2. Mchakato wa Utengenezaji wa Moduli ya BC: Hatua kwa Hatua

Laini ya moduli ya BC inashiriki vifaa vingi na laini ya kawaida, kama vile laminators, stringers na vituo vya kuweka fremu. Lakini hatua za kuunganisha na kutengeneza nyuzi ni tofauti kabisa. Hapa kuna mtiririko kamili:

Sasa hebu tuchukue kila hatua kwa zamu.

Hatua ya 1: Ukaguzi wa Seli Zinazoingia na Upangaji

Seli za BC hufika kutoka kiwanda cha seli kama robo, ukubwa kamili au nusu-kata, kulingana na muundo wa moduli. Hatua ya kwanza inalingana na laini yoyote ya moduli:

• Ukaguzi wa kuona kwa nyufa ndogo, kukatika, uchafuzi au tofauti ya rangi

• Upimaji wa I-V kwa Voc, Isc, Pmax na kipengele cha kujaza

• Picha ya Electroluminescence (EL) kugundua nyufa ndogo, vidole vilivyovunjika, shunt au maeneo yaliyokufa

• Upangaji na uwekaji wa seli kwa daraja la nguvu, kwa kawaida vikundi vya 1-2.5W, na kwa seli za BC pia kwa usawa wa rangi, kwani mbele wazi hufanya mabadiliko yoyote ya rangi kuonekana sana

Changamoto maalum kwa BC: bila fremu ya mbele, uthabiti wa rangi ni kila kitu, hasa kwa makazi na BIPV ambapo mwonekano huendesha mauzo. Watengenezaji wengi wa BC hutumia vikundi vya rangi vilivyobana zaidi, wakati mwingine vilivyopangwa maalum kwa kutumia vipimo vya rangi vinavyosoma Lab* thamani, ikilinganishwa na moduli za kawaida.

Hatua ya 2: Kuunganisha Seli / Muunganisho - Moyo wa Utengenezaji wa Moduli za BC

Hapa ndipo moduli za BC zinapotofautiana zaidi na za kawaida, na ambapo uvumbuzi mwingi wa vifaa vya hivi karibuni unaelekea.

2.1 Changamoto ya Muunganisho

Kwenye seli ya kawaida unauza utepe bapa kwenye mabasi ya mbele na kuukunja nyuma ya seli inayofuata. Jiometri rahisi.

Kwenye seli ya BC, mawasiliano chanya na hasi yote yapo nyuma kwa muundo ulioingiliana. Kwa hivyo:

• Utepe rahisi wa kukunja mbele-nyuma hautafanya kazi

• Muunganisho lazima uvuke vipande vya mawasiliano vya nyuma vya seli jirani

• Lami ya vipande, upana na mpangilio ni maalum kwa mtengenezaji

• Kutolingana wakati wa kuunganisha husababisha hasara za upinzani wa mfululizo au kufupisha

Mbinu mbili za muunganisho zinatawala uzalishaji wa wingi leo.

Chaguo A: Kuunganisha kwa Wambiso Unaopitisha Umeme (CA)

Inaungwa mkono na watengenezaji kama Aiko Solar kwa moduli zao za ABC, hii hutumia wambiso unaopitisha umeme (ECA), epoksi iliyojazwa fedha, badala ya solder.

Mchakato:

1. Kitoa kwa usahihi huweka kiasi kinachodhibitiwa cha wambiso unaopitisha umeme kwenye vipande vya mawasiliano vya nyuma

2. Kiunganishi, utepe bapa wa shaba uliopakwa bati au mzunguko uliochapishwa unaonyumbulika (FPC), huwekwa kwenye wambiso

3. Mkusanyiko huponywa katika tanuri ya joto la chini, takriban 150-180C kwa dakika 1-3, au wakati wa lamination

Faida:

• Usindikaji wa joto la chini, hivyo mkazo mdogo wa joto kwenye seli, jambo ambalo ni muhimu wakati wafers zinaelekea kwenye mikroni 130 na chini

• Hakuna mguso wa chuma cha solder, hivyo nyufa ndogo chache

• Uwezo wa lami nzuri hadi chini ya milimita, unaolingana na muundo mzuri ulioingiliana

• Wambiso ulioponywa hubaki nyumbulifu kidogo na huchukua mkazo wa mzunguko wa joto vizuri kuliko solder ngumu

Hasara:

• ECA iliyojazwa fedha ni ghali

• Kuponya huongeza muda wa mzunguko, ingawa kuponya kwa mstari wakati wa lamination kunasaidia

• Kuegemea kwa muda mrefu kwa viungo vya ECA bado kunathibitishwa kwa kiwango kikubwa, ingawa data za awali za majaribio ya kasi zinaonekana nzuri

Chaguo B: Teknolojia ya Sifuri-Busbar (0BB) ya Kuuzia / Smart Wire

Njia ya kawaida zaidi, inayotumiwa na watengenezaji kama LONGi kwa moduli zenye msingi wa HPBC, mara nyingi kwa solder ya joto la chini au mbinu za SmartWire.

Mchakato:

1. Waya nyembamba sana za mviringo, takriban 0.2-0.35mm, au waya bapa (SmartWire) huwekwa tayari kwenye fremu ya kubebea

2. Seli ya BC inakwenda uso juu, nyuma wazi, juu ya mkusanyiko wa waya

3. Thermode (bar moto) au joto la infrared hupasha tena solder kwenye waya kwa muda mfupi ili kuifunga kwenye vipande vya nyuma

4. Waya huelekea kwenye seli inayofuata

Wazo kuu ni 0BB, sifuri busbar. Badala ya kuuzia utepe mzito kwenye busbar tofauti, makumi ya waya nyembamba sana hugusa vidole vya mawasiliano vya nyuma moja kwa moja, hivyo hakuna busbar nene inayohitajika.

Faida:

• Inajenga juu ya vifaa vilivyopo vya kuuzia, hivyo mtaji mdogo

• Viungo vya solder vinaeleweka vizuri, hivyo kuegemea ni imara

• Waya za 0BB zinafuata muundo wa interdigitated

Hasara:

• Inahitaji udhibiti sahihi wa joto, joto nyingi huharibu wafu nyembamba

• Mpangilio wa waya kwa mawasiliano ni mwembamba na muhimu

• Upinzani wa mfululizo wa juu kidogo kuliko CA katika baadhi ya mipangilio

Vifaa vya Kuunganisha: Kizazi cha Hivi Karibuni

Kufikia 2026-2027, wauzaji wakuu wa kuunganisha BC ni pamoja na:

Kuweka seli za BC kwa mnyororo huenda polepole kwa takriban 10-15% kuliko seli za kawaida kwa sababu ya mpangilio mkali, lakini wauzaji wanafunga pengo hilo haraka.

Hatua ya 3: Mpangilio wa Mnyororo na Uundaji wa Matrix

Mara tu mnyororo wa BC unapoundwa, kwa kawaida seli 2xN kwa mpangilio wa nusu-kata, huenda kwenye matrix ya moduli:

• Kioo kimoja (kioo/backsheet) au kioo-mbili (kioo/kioo), ya pili inazidi kuwa ya kawaida kwa BC inayolenga kuegemea juu na BIPV

• Minyororo huwekwa kwenye kifuniko cha nyuma katika mwelekeo sahihi wa mfululizo

• Nafasi kati ya minyororo inafuata ukubwa wa moduli, kwa mfano moduli ya M10 yenye seli 72 inakuwa karibu 2278 x 1134 mm

Mazingatio maalum ya BC: Seli za BC husukuma mkondo zaidi kidogo, kutokana na kutokuwa na kivuli mbele, na hazina busbar mbele kama ishara ya kuona. Kwa hiyo mpangilio kwa kawaida huongeza ukaguzi wa macho ili kuthibitisha polarity ya seli kabla ya lamination. Seli ya BC iliyopinduliwa ni rahisi kukosa kuliko seli ya mawasiliano ya mbele yenye busbar dhahiri.

Hatua ya 4: Kuunganisha Busbar na Viunganishi vya Msalaba

Baada ya mpangilio, nyuzi kuu za bus huunganisha minyororo kwa mfululizo ili kujenga voltage.

Kwa moduli za BC:

• Kuunganisha nyuzi za bus kunafuata kanuni sawa na moduli za kawaida, nyuzi za bus zinaunganishwa kwenye pedi za busbar kwenye ukingo wa seli

• Seli za BC mara nyingi huwa na pedi za busbar zilizoundwa maalum kwenye kingo, pana kuliko vidole vyembamba vilivyounganishwa, hivyo uuzaji wa bus unabaki kusimamika kwa vifaa vya kawaida

• Baadhi ya miundo ya BC hutumia viunganishi vya mnyororo vilivyounganishwa wakati wa kuweka mnyororo, ambayo inaweza kuondoa hatua tofauti ya kuunganisha bus

Mabadiliko ya hivi karibuni, mseto wa shingled + BC: wazalishaji wengine wanajaribu BC ya shingled, kukata seli za BC vipande na kuzipandikiza, hivyo hakuna nyuzi tofauti za bus inayohitajika. Wambiso wa conductive kwenye kila panda hufanya uhusiano wa mfululizo. Bado ni niche mwaka 2025, lakini inaahidi kwa mpangilio wa wiani wa juu.

Hatua ya 5: Kuweka (Kifuniko + Kioo + Backsheet/Kioo Mkusanyiko)

Kuweka kunaonekana kama moduli ya kawaida.

Kwa moduli ya BC ya kioo/backsheet:

1. Karatasi ya kifuniko cha nyuma, EVA au POE, 0.45-0.5mm, huwekwa kwenye meza ya kuweka

2. Minyororo/matrix ya BC huwekwa juu yake

3. Karatasi ya kifuniko cha mbele huwekwa juu ya seli

4. Kioo cha mbele, kilichotibiwa na kupakwa AR kwa upitishaji wa juu, huwekwa juu

Kwa moduli ya kioo/kioo BC, inayozidi kuwa maarufu:

1. Kioo cha mbele, kifuniko cha mbele, matrix ya seli, kifuniko cha nyuma, kioo cha nyuma (cha uwazi kwa faida ya pande mbili au kisicho wazi)

Vidokezo vya kifuniko maalum kwa BC:

• POE (Elastoma ya Polyolefin) inapendekezwa sana kuliko EVA kwa BC kwa sababu ya upitishaji wa chini wa mvuke wa maji, ambao hulinda mawasiliano ya nyuma kutokana na kutu ya unyevu; upinzani bora wa PID, ambao ni muhimu wakati muundo wote wa umeme uko nyuma; na kushikamana kwa nguvu kwenye uso wa nyuma ulio laini na wenye metalli

• Usawa wa unene wa kifuniko ni muhimu zaidi hapa, kwa sababu mtiririko usio sawa huunda tofauti za macho mbele, upande wa kuonyesha wa moduli ya BC. Kifuniko kisicho sawa kinaweza kuacha mabubujiko yanayoonekana au kasoro za alama za maji zinazojitokeza kwenye mbele isiyo na busbar

Hatua ya 6: Lamination

Mkusanyiko unaingia kwenye laminator, ambayo ni mashine muhimu zaidi kwenye mstari wowote wa moduli.

Profaili ya kawaida ya lamination kwa moduli za BC:

Muda wa mzunguko jumla: dakika 25-40 kulingana na kifuniko na laminator.

Changamoto za lamination maalum kwa BC:

1. Kukwama kwa hewa kwenye mawasiliano ya nyuma. Mchoro wa vidole vilivyounganishwa huunda topografia ndogo inayonasa hewa wakati wa lamination. Watengenezaji wakuu hutumia filamu za kifuniko zenye muundo au njia ndogo, wakati mwingine huitwa kifuniko cha uingizaji hewa, ili hewa itoke kwa urahisi zaidi wakati wa awamu za utupu.

2. Kuponya wambiso unaoendesha. Ikiwa uzi ulitumia CA, lamination inafanya kazi mara mbili, kufunika moduli na kuponya wambiso kwa wakati mmoja. Profaili lazima ifikishe wambiso kwenye uponyaji kamili, takriban 150C kwa dakika 10 au zaidi, bila kupika kifuniko.

3. Usimamizi wa kupinda kwa seli. Seli za BC, hasa nyembamba kwa mikroni 140 au chini, zinaweza kupinda kidogo kutokana na mkazo usio na usawa wa metali ya nyuma. Lamination inapaswa kunyonya kupinda huku bila kubadilisha nafasi kati ya seli, kwa hiyo mnato wa kifuniko wakati wa gelation unarekebishwa kwa uangalifu.

Vifaa vya laminator kwa moduli za BC. Chapa hizo hizo kuu hutumika kwa mistari ya kawaida na ya BC, lakini laminator zilizorekebishwa kwa BC huleta utupu ulioimarishwa (hatua mbili hadi <0.5 mbar), usawa wa joto mkali (takriban ±1.5C kwenye meza), na profaili za shinikizo la diaphragm zinazoweza kupangwa, shinikizo laini hadi kamili.

Hatua ya 7: Kupunguza, Kusafisha Kingo, na Kuweka Fremu

Baada ya lamination moduli inapata:

1. Kupunguza kingo, kuondoa kifuniko kilichotiririka kupita ukingo wa glasi

2. Kusaga/kusafisha kingo kwa usalama na kupunguza sehemu za mkazo

3. Kuambatisha fremu kwa sealant ya silikoni au kukandamiza kwa mitambo

Uwekaji fremu maalum kwa BC. Moduli za BC kwa kawaida huwa bidhaa za kiwango cha juu kwa paa za makazi, BIPV na biashara za hali ya juu, kwa hiyo muonekano wa fremu una umuhimu zaidi. Fremu nyeusi, zilizotiwa anodized au rangi, ni za kawaida ili kudumisha mwonekano mweusi kabisa. Baadhi ya moduli za BC huenda bila fremu kwa kutumia sealant ya kingo pekee, hasa kwa BIPV. Profaili za fremu zinaweza kuwa nyembamba au kutumia viungo safi vya kona ili kuendana na mwonekano mzuri wa seli.

Hatua ya 8: Ufungaji wa Sanduku la Makutano

Sanduku la makutano linawekwa nyuma na kuunganishwa na nyuzi za basi.

Kwa moduli za BC, sanduku za makutano zenye mwonekano mdogo na urefu mdogo zinapendekezwa, tena kwa ajili ya mwonekano na kufaa kwa BIPV. Watengenezaji wengine hutumia miundo ya sanduku la makutano iliyounganishwa na diodi za bypass zilizowekwa ndani ya moduli badala ya sanduku la nje. Kuuza au kukandamiza nyaya za sanduku la makutano kwenye mikia ya nyuzi za basi ni sawa na moduli za kawaida, lakini nyaya zinapaswa kuepuka uso wa nyuma wenye mawasiliano mengi ili kuzuia mfupisho wowote.

Hatua ya 9: Kuponya na Kupoza

Baada ya fremu na sanduku la makutano:

• Kuponya silikoni: dakika 15-30 kwa joto la kawaida, au kwa kasi zaidi kwenye handaki la hewa ya joto kwa 60-80C kwa dakika 5-10

• Urekebishaji wa joto: baadhi ya watengenezaji huendesha moduli iliyotengenezwa kwenye handaki la kupoeza linalodhibitiwa ili kutulia kifuniko na kupunguza mkazo uliobaki kabla ya mtihani wa umeme

Hatua ya 10: Upimaji wa Flash na Picha ya Electroluminescence (EL)

Lango la mwisho la ubora kabla ya kufunga.

Upimaji wa flash (curve ya I-V). Simulator ya jua, kwa kawaida daraja la AAA+ kwa IEC 60904-9, huwasha mwanga uliorekebishwa (AM1.5G, 1000 W/m2, 25C) na kusoma curve kamili ya I-V: Pmax, Voc, Isc, FF na ufanisi wa eneo la moduli.

Moduli za BC kwa kawaida hufikia:

• Ufanisi wa moduli 22.5-24.0% kwa umbizo la kawaida la 182mm au 210mm

• 580-620W kwa moduli ya kawaida ya 72-cell half-cut inayotumia seli za M10

Picha ya Electroluminescence (EL). Mkondo huingizwa chini ya upendeleo wa mbele na kamera ya infrared inanasa mwanga. Sehemu za giza zinaonyesha nyufa ndogo, vidole vilivyovunjika au vipande vya mawasiliano, shunting, au seli zilizokufa.

Ujumbe maalum wa EL kwa BC. EL kwa moduli za BC hupigwa kutoka nyuma, ambapo mawasiliano na njia za sasa ziko. Picha hutofautiana na EL ya seli za mbele, muundo wa vidole vilivyounganishwa unaonekana wazi na kasoro zinaonekana tofauti. Waendeshaji na mifumo ya EL inayotegemea AI inahitaji maktaba maalum za kasoro za BC.

Hatua ya 11: Ukaguzi wa Kuona, Uwekaji Lebo, na Ufungaji

Hatua za mwisho:

• Ukaguzi wa kuona kwa kasoro za urembo, mikwaruzo ya glasi ya mbele, kasoro za fremu, kumwagika kwa sealant

• Lebo yenye data ya umeme, vyeti (IEC 61215, IEC 61730, MCS, UL na kadhalika), nambari ya mfululizo, tarehe ya utengenezaji

• Ufungaji, kwa kawaida moduli 30-36 kwa pallet, na walinzi wa pembe, kufungwa kwa kamba na kuvikwa

Kwa sababu moduli za BC ziko katika ncha ya juu, viwango vya ubora mara nyingi huongezeka: baadhi ya watengenezaji hufanya ukaguzi wa EL 100% badala ya sampuli, viwango vya urembo vinakuwa vikali (hakuna kasoro zinazoonekana ndani ya eneo la kazi), na ufungaji unaweza kuongeza nyenzo za chapa au miongozo ya wasakinishaji kwa watazamaji wa makazi.

3. Mazingatio Muhimu ya Ubora na Kuegemea kwa Moduli za BC

4. Hali ya Utengenezaji wa Moduli za BC Mwaka 2026-2027

Soko la moduli za BC linakua kwa kasi:

• LONGi imejitolea kabisa kwa BC (HPBC 2.0) kama teknolojia yake kuu inayofuata, ikiwa na malengo ya uwezo uliotangazwa zaidi ya GW 50 ifikapo mwisho wa 2025

• Aiko Solar imeongeza ABC hadi kiwango cha multi-GW, ikiwa na ufanisi wa seli za uzalishaji wa wingi zaidi ya 25.5%

• Tongwei, JinkoSolar na Risen Energy zote zinatengeneza TBC (mchanganyiko wa TOPCon-BC) au aina safi za BC kwa uzalishaji wa 2025-2026

• Maxeon inaendelea kutengeneza moduli za IBC za hali ya juu katika viwanda vyake vya Malaysia na Mexico

• Wauzaji wa vifaa kama vile Autowell, SC Solar na Leadmicro wamezindua mifumo maalum ya kuunganisha nyuzi na kupanga iliyo tayari kwa BC

Ufanisi wa kiwango cha moduli sasa unafikia 23.0-24.0% kwa moduli za kibiashara za BC (silicon ya kiungo kimoja), ikiwa na madaraja ya nguvu zaidi ya 600W katika vipimo vya kawaida.

Pengo la gharama kati ya moduli za BC na TOPCon limepungua hadi takriban yuan 0.05-0.10/Wp, chini ya $0.02/Wp, na wachambuzi wengi wanatarajia BC kufikia usawa wa gharama na TOPCon ifikapo 2026-2027 kadri matumizi ya vifaa yanavyoongezeka na fedha kwa wati inaendelea kupungua.

5. Hitimisho: Utengenezaji wa Moduli za BC - Zaidi ya Mabadiliko ya Seli Tu

Kujenga moduli ya BC sio tu kuweka seli za BC kwenye mstari wa kawaida. Uunganishaji, uchaguzi wa encapsulant, kichocheo cha lamination, itifaki ya ukaguzi na viwango vya ubora vyote vinahitaji majibu yaliyoundwa mahsusi ambayo yanaheshimu jiometri na pendekezo la thamani la seli za mguso wa nyuma.

Upande mzuri: vifaa, nyenzo na ujuzi wa mchakato unakomaa kwa kasi. Kile kilichokuwa kinatumika tu kwa soko la makazi ya kifahari miaka mitano iliyopita sasa kiko kwenye ukingo wa kupitishwa kwa kiwango cha GW.

Kwa mtu yeyote anayezingatia njia ya BC, ushauri ni rahisi. Kwanza, fanya hatua ya kuunganisha vizuri, ndipo takriban 80% ya kazi ya mchakato iko. Pata stringing sawa, chagua encapsulant sahihi, na sehemu iliyobaki ya mstari ni mageuzi zaidi kuliko mapinduzi.

Zama za moduli za back-contact zimefika.

Maoni ya Ooitech

Tunaendelea kuwaambia wateja kitu kimoja wanapouliza kuhusu mistari ya BC: mchezo wote uko kwenye stringer na encapsulant, si sehemu nyingine ya mstari. Fanya utoaji wa CA kurudiwa na chagua POE nzuri, na mstari wa moduli uliojengwa vizuri hushughulikia jiometri ya rear-contact bila drama. Jambo moja la kuashiria, Ooitech hutoa mistari ya kusanyiko (module) tu, si uzalishaji wa seli, hivyo mradi wa BC unaunganisha vifaa vyetu vya layup, lamination na upimaji na seli zozote za BC unazopata. Ikiwa unataka kuona mtiririko huu ukifanya kazi katika kiwanda halisi, kituo cha YouTube cha Ooitech kwenye www.youtube.com/ooitech ni mahali pazuri pa kutazama picha halisi za stringing na lamination.