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

Utangulizi: Kwa Nini Teknolojia ya Back Contact Inabadilisha Sekta ya Nishati ya Jua

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 seli za Back Contact (BC).

Seli za kawaida za front-contact hupoteza sehemu ya mwanga wa jua kwa sababu gridlines za chuma ziko upande wa jua. Seli za BC huhamisha kila mawasiliano ya umeme nyuma. Mbele inabaki safi kabisa. Hiyo inamaanisha mkondo wa juu wa short-circuit, muonekano wa kifahari, na ufanisi wa moduli ambao sasa unashindana moja kwa moja na wa kawaida.

Hapa kuna sehemu inayofanya BC kuvutia kwa mtu yeyote anayeendesha mstari: kupata kutoka kwa seli ya BC iliyokamilika hadi moduli ya BC iliyokusanyika kikamilifu si kazi ile ile ambayo sekta imefanya kwa miongo kadhaa. Hakuna busbars za mbele, hakuna fingers za mbele. Ukweli huo mmoja 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 inaitwa Interdigitated Back Contact (IBC) au all-back-contact, huweka mawasiliano yote ya emitter na base upande wa nyuma wa wafer katika muundo wa interdigitated. Mbele ni silicon tupu, ambayo inaondoa mambo matatu kwa wakati mmoja:

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

• Hasara za resistive zinazohusiana na ubadilishanaji wa muundo wa front-grid

• Gridlines zinazoonekana, ambazo ni muhimu sana kwa muonekano

Aina kuu za BC mwaka 2024-2025:

Mwelekeo ni wazi: BC inahama kutoka bidhaa ya kipekee ya gharama kubwa hadi mshindani mkuu, ikisukumwa kwa nguvu na watengenezaji wa China wakiongeza uzalishaji 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 ribbon moja kwa moja kwenye busbars hizo. Rahisi.

Kwenye seli ya BC, upande wa nyuma hubeba vipande vinavyopishana vya mawasiliano ya aina ya n na p katika muundo wa sambamba, ulioingiliana. Upana, nafasi, na umbali wa vipande hivyo ni tofauti kwa kila mtengenezaji, na ni za siri. Pia huamua jinsi seli inavyoweza kuunganishwa ndani ya moduli.

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

Mstari wa moduli ya BC unashiriki vifaa vingi na mstari wa kawaida, kama vile laminators, stringers, na vituo vya kuweka fremu. Lakini hatua za kuunganisha na kutengeneza string ni tofauti kabisa. Hapa kuna mtiririko kamili:

Sasa hebu tuchukue kila hatua kwa zamu.

Hatua ya 1: Ukaguzi wa Seli Zinazoingia na Kupanga

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 mstari wowote wa moduli:

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

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

• Picha ya Electroluminescence (EL) kukamata nyufa ndogo, vidole vilivyovunjika, shunting, au maeneo yaliyokufa

• Kupanga na kuweka seli kwa darasa la nguvu, kwa kawaida makundi ya 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 ya BC: bila mbele ya chuma, uthabiti wa rangi ni kila kitu, hasa kwa makazi na BIPV ambapo muonekano huendesha mauzo. Watengenezaji wengi wa BC hutumia vikundi vya rangi vilivyo imara zaidi, wakati mwingine wamepangwa maalum na vipimo vya rangi vinavyosoma Lab* maadili, ikilinganishwa na moduli za kawaida.

Hatua ya 2: Kuunganisha Seli / Kuunganisha - Kiini cha Utengenezaji wa Moduli ya 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 Kuunganisha

Kwenye seli ya kawaida unasolda ribbon bapa kwenye busbars za mbele na kuikunja hadi nyuma ya seli inayofuata. Jiometri rahisi.

Kwenye seli ya BC, mawasiliano chanya na hasi yote yapo nyuma katika muundo wa interdigitated. Kwa hiyo:

• Ribbon rahisi ya kukunja mbele-kwa-nyuma haitafanya kazi

• Kuunganisha kunapaswa kuvuka vipande vya mawasiliano vya nyuma vya seli za jirani

• Pitch ya vipande, upana na upangaji ni maalum kwa mtengenezaji

• Kutokuwa sawa wakati wa kuunganisha husababisha hasara za upinzani wa mfululizo au shunting

Mbinu mbili za kuunganisha zinatawala uzalishaji wa wingi leo.

Chaguo A: Kuunganisha kwa Adhesive ya Kupitisha Umeme (CA)

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

Mchakato:

1. Kitoa kwa usahihi kinaweka kiasi kinachodhibitiwa cha adhesive ya kupitisha umeme kwenye vipande vya mawasiliano vya nyuma

2. Kiunganishi, ribbon bapa ya shaba iliyopakwa bati au mzunguko rahisi wa kuchapishwa (FPC), kinawekwa kwenye adhesive

3. Kusanyiko linaponya 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 mgusano wa chuma cha soldering, hivyo microcracks chache

• Uwezo wa pitch laini hadi chini ya milimita, unaolingana na muundo mzuri wa interdigitated

• Adhesive iliyoponywa inabaki rahisi kidogo na inachukua mkazo wa mzunguko wa joto vizuri kuliko solder ngumu

Hasara:

• ECA iliyojazwa fedha ni ghali

• Kuponya huongeza muda wa mzunguko, ingawa kuponya kwa njia ya ndani wakati wa lamination kunasaidia

• Kuegemea kwa muda mrefu kwa kiungo cha ECA bado kunathibitishwa kwa kiwango kikubwa, ingawa data ya awali ya majaribio ya kasi inaonekana nzuri

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

Njia ya kawaida zaidi, inayotumiwa na watengenezaji kama LONGi kwa moduli za 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 mapema kwenye fremu ya kubeba

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

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

4. Waya huendelea kwenda kwenye seli inayofuata

Wazo kuu ni 0BB, zero busbar. Badala ya kuuzia ribbon nene kwenye busbar tofauti, waya nyembamba nyingi hugusa vidole vya mawasiliano vya nyuma moja kwa moja, kwa hivyo hakuna busbar nene inayohitajika.

Faida:

• Inajenga juu ya vifaa vilivyopo vya kuuzia, kwa hivyo gharama ya mtaji ni chini

• Viungo vya solder vinaeleweka vizuri, kwa hivyo kuegemea ni kikubwa

• Waya za 0BB zinafuata muundo wa interdigitated

Hasara:

• Inahitaji udhibiti sahihi wa joto, joto nyingi hudhuru wafers nyembamba

• Upangaji wa waya-kwa-mawasiliano ni mkali na muhimu

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

Vifaa vya Kuunganisha: Kizazi cha Hivi Karibuni

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

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

Hatua ya 3: Mpangilio wa Kamba na Uundaji wa Matrix

Mara tu kamba za BC zinapoundwa, kwa kawaida seli 2xN kwa mipangilio ya nusu-kukatwa, zinaingia 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

• Kamba zinawekwa kwenye encapsulant ya nyuma katika mwelekeo sahihi wa mfululizo

• Nafasi ya kamba inafuata ukubwa wa moduli, kwa mfano moduli ya M10 yenye seli 72 inakaribia 2278 x 1134 mm

Mazingatio maalum ya BC: Seli za BC zinasukuma mkondo kidogo zaidi, kutokana na kutokuwa na kivuli mbele, na hazina busbars za 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 mbele-ya-mguso yenye busbars dhahiri.

Hatua ya 4: Uunganishaji wa Busing na Cross-Connector Soldering

Baada ya mpangilio, ribbons kuu za bus zinaunganisha kamba katika mfululizo ili kujenga voltage.

Kwa moduli za BC:

• Uunganishaji wa ribbon ya bus unafuata kanuni sawa na moduli za kawaida, ribbon inauzwa kwenye pedi za busbar kwenye makali ya seli

• Seli za BC mara nyingi hubeba pedi za busbar zilizoundwa kwa makusudi kwenye kingo, pana kuliko vidole vidogo vya interdigitated, hivyo uuzaji wa bus unabaki kusimamiwa na vifaa vya kawaida

• Baadhi ya miundo ya BC hutumia viunganishi vya kamba vilivyojumuishwa wakati wa kupanga kamba, ambayo inaweza kuondoa hatua tofauti ya bussing

Mabadiliko ya hivi karibuni, mchanganyiko wa shingled + BC: baadhi ya watengenezaji wanajaribu BC ya shingled, kukata seli za BC kuwa vipande na kuziingiliana, hivyo hakuna ribbon tofauti ya bus inayohitajika. Adhesive conductive kwenye kila mwingiliano hufanya uhusiano wa mfululizo. Bado ni niche mwaka 2025, lakini inaahidi kwa mipangilio ya juu-wiani.

Hatua ya 5: Lay-Up (Encapsulant + Kioo + Backsheet/Kioo Assembly)

Lay-up inaonekana kama moduli ya kawaida.

Kwa moduli ya BC ya kioo/backsheet:

1. Encapsulant ya nyuma, EVA au POE, 0.45-0.5mm, inawekwa kwenye meza ya lay-up

2. Kamba/matrix za BC zinawekwa juu yake

3. Karatasi ya mbele ya encapsulant huenda juu ya seli

4. Kioo cha mbele, kilichopashwa na AR-coated kwa upitishaji wa juu, huenda juu

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

1. Kioo cha mbele, encapsulant ya mbele, matrix ya seli, encapsulant ya nyuma, kioo cha nyuma (cha uwazi kwa faida ya bifacial au kisicho wazi)

Vidokezo maalum vya encapsulant kwa BC:

• POE (Polyolefin Elastomer) inapendekezwa sana kuliko EVA kwa BC kwa sababu ya upitishaji wa mvuke wa maji wa chini, ambao hulinda mawasiliano ya nyuma kutokana na kutu ya unyevu; upinzani bora wa PID, ambao ni muhimu wakati usanifu wote wa umeme unaishi nyuma; na kushikamana kwa nguvu na uso wa nyuma uliopakwa metallized laini

• Usawa wa unene wa encapsulant ni muhimu zaidi hapa, kwa sababu mtiririko usio sawa huunda tofauti za macho mbele, upande wa kuonyesha wa moduli ya BC. Encapsulant isiyo sawa inaweza kuacha mapovu yanayoonekana au kasoro za watermark zinazojitokeza kwenye mbele isiyo na busbar

Hatua ya 6: Lamination

Rundo linaelekea kwenye laminator, ambayo ni mashine muhimu zaidi kwenye mstari wowote wa moduli.

Mfano wa kawaida wa lamination kwa moduli za BC:

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

Changamoto maalum za lamination kwa BC:

1. Kukamata hewa kwenye miguso ya nyuma. Mchoro wa vidole unaoingiliana huunda topografia ndogo inayonasa hewa wakati wa lamination. Watengenezaji wakuu hutumia filamu za encapsulant zenye texture au micro-channeled, wakati mwingine huitwa venting encapsulant, ili hewa itoke kwa urahisi zaidi wakati wa awamu za utupu.

2. Kuponya adhesive conductive. Ikiwa stringing ilitumia CA, lamination inafanya kazi maradufu, kufunika moduli na kuponya adhesive kwa wakati mmoja. Profaili inapaswa kufikia adhesive kwenye kuponya kamili, takriban 150C kwa dakika 10 au zaidi, bila kupika encapsulant.

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 metallization ya nyuma. Lamination inapaswa kunyonya kupinda huko bila kubadilisha nafasi kati ya seli, kwa hiyo mnato wa encapsulant wakati wa gelation unarekebishwa kwa uangalifu.

Vifaa vya laminator kwa moduli za BC. Chapa kuu zile zile zinahudumia mistari ya kawaida na ya BC, lakini laminators zilizorekebishwa kwa BC zinaleta 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, kutoka kwa shinikizo laini hadi kamili.

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

Baada ya lamination moduli inapata:

1. Kupunguza kingo, kuondoa encapsulant iliyotiririka kupita kingo za glasi

2. Kusaga/kupiga kingo kwa usalama na kupunguza pointi za mkazo

3. Kuweka fremu kwa sealant ya silicone au crimping ya mitambo

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

Hatua ya 8: Ufungaji wa Sanduku la Makutano

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

Kwa moduli za BC, J-boxes ndogo za muonekano wa chini zinapendekezwa, tena kwa muonekano na kufaa kwa BIPV. Baadhi ya watengenezaji hutumia miundo ya J-box iliyounganishwa na diodes za bypass zilizopachikwa kwenye moduli badala ya sanduku la nje. Kuuza au crimping ya leads za J-box kwenye mikia ya ribbon ya basi ni sawa na moduli za kawaida, lakini leads zinapaswa kuepuka uso wa nyuma wenye miguso mingi ili kuzuia shorting.

Hatua ya 9: Kuponya na Kupoza

Baada ya fremu na J-box:

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

• Urekebishaji wa joto: baadhi ya watengenezaji hupitisha moduli iliyowekwa fremu kwenye handaki la kupoeza linalodhibitiwa ili kutulia encapsulant 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 mujibu wa IEC 60904-9, huwasha mwanga uliopimwa (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 wa 22.5-24.0% kwa muundo wa kawaida wa 182mm au 210mm

• 580-620W kwa moduli ya kawaida ya seli 72 zilizokatwa nusu kwa kutumia seli za M10

Picha ya Electroluminescence (EL). Umeme huingizwa chini ya upendeleo wa mbele na kamera ya infrared inachukua mwanga. Matone ya giza huashiria nyufa ndogo, vidole vilivyovunjika au vipande vya mawasiliano, shunting, au seli zilizokufa.

Kumbuka maalum ya 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 vilivyopishana unaonekana wazi na kasoro zinaonekana tofauti. Waendeshaji na mifumo ya EL inayotegemea AI inahitaji maktaba za kasoro maalum za BC.

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

Hatua za mwisho:

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

• Weka lebo na data ya umeme, vyeti (IEC 61215, IEC 61730, MCS, UL na kadhalika), nambari ya mfululizo, tarehe ya ujenzi

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

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

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

4. Hali ya Uzalishaji 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 ijayo, ikiwa na malengo ya uwezo wa zaidi ya 50 GW ifikapo mwisho wa 2025

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

• Tongwei, JinkoSolar na Risen Energy zote zinatengeneza TBC (TOPCon-BC mseto) au lahaja za BC safi 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 Autowell, SC Solar na Leadmicro wamezindua mifumo maalum ya BC ya kuunganisha na kuweka

Ufanisi wa kiwango cha moduli sasa unafikia 23.0-24.0% kwa moduli za kibiashara za BC (silicon ya pamoja), na madarasa ya nguvu ya 600W+ katika muundo wa kawaida.

Pengo la gharama kati ya moduli za BC na TOPCon limepungua hadi takriban 0.05-0.10 yuan/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 watt inavyoendelea kupungua.

5. Hitimisho: Uzalishaji 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, mapishi ya lamination, itifaki ya ukaguzi na viwango vya ubora vyote vinahitaji majibu yaliyoundwa kwa makusudi ambayo yanaheshimu jiometri na thamani ya seli za back-contact.

Faida: vifaa, nyenzo na ujuzi wa mchakato vinakomaa haraka. Kile kilichohudumia 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 uunganishaji vizuri, hapo ndipo karibu 80% ya kazi ya mchakato iko. Fanya stringing vizuri, chagua encapsulant sahihi, na mstari uliobaki ni mageuzi zaidi kuliko mapinduzi.

Enzi ya moduli za back-contact ipo hapa.

Maoni ya Ooitech

Tunaendelea kuwaambia wateja kitu kile kile wanapouliza kuhusu mistari ya BC: mchezo mzima uko kwenye stringer na encapsulant, si mstari mwingine. Fanya CA dispensing iwe ya kurudiwa na chagua POE nzuri, na mstari wa moduli uliojengwa vizuri unashughulikia jiometri ya rear-contact bila shida. Jambo moja linalostahili kutajwa, Ooitech hutoa mistari ya moduli (assembly) tu, si uzalishaji wa seli, kwa hivyo mradi wa BC unachanganya 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 kuona picha halisi za stringing na lamination.