なぜBC太陽電池ストリングはボートのように反るのか？

簡単な回答： 裏面接続セルのストリングは、すべてのリボンを裏面に移動させることで、金属化とその熱収縮がセルの片面に完全に集中するため、ボートのように反ります。はんだ付けされたストリングが冷却されると、リボンは金属化されていない前面に対して収縮し、その差応力によってストリングが湾曲します。従来の表面接続セルでは、リボンが両面に分散しているため、応力が部分的に相殺されます。この反りは見た目の問題ではありません。湾曲したストリングはラミネート時にガラス上に平らに載らないため、ラミネーション後に封止材の厚みが不均一になり、ストリングが平らに押さえられる接合部にマイクロクラックが生じる可能性があります。はんだ付けの温度プロファイルと冷却速度の制御が主な対策であり、リボンの形状や接合時のセルの支持も重要です。

PV モジュール製造 · Jerry、Ooitech 著

はじめに

すべてのリボンを裏面に移動させることはBCモジュールの特徴的な構造です。見た目はすっきりしており、効率的に機能し、プレミアム住宅用ユーザーに人気の選択肢です。しかし、その美しい外観の裏で、セルストリングは小さなボートのように反っています。

構造的非対称性とはんだ付けリボン

両極が裏面に配置

IBCであれTBCであれ、BCセルのPN接合は裏面側にあります。正極と負極の両方が裏面にあります。これは対称的な構造ではありません。さらに、多層裏面構造からの収縮応力は表面よりもはるかに大きくなります。

図1：BCセル構造

片面高温はんだ付けが残りを担う

モジュール製造プロセスでは、セルは依然としてリボンで接合する必要があります。片面高温はんだ付けにより、図2に示すように、すべてのセルが後方に弓なりに引っ張られます。

図2：実際のBCセルストリング

対称的な TOPCon セルはこのようには動作しません。図3で確認できるとおりです。

図3：実際のTOPConセルストリング

この遺伝的欠陥は修正できるのか？信頼性に影響するのか？

テストを実施しました。セルを厚くしても反りはほとんど軽減されません。そして、現在ウェハの薄型化がトレンドである中、両面はんだ付けと比較して、この問題は基本的に解決できません。業界は裏面グリッドラインの最適化と低温はんだ付けの採用を試みており、この現象は社内品質基準内で問題なしと判断されています。

もう一つ注意点があります。モジュール端部でのラミネーション工程中に、片面はんだ付けによるこの非対称な反りによって、セル裏面の 封止材 フィルムが高温下で不均一に流動します。場合によってはフィルムが欠落するリスクさえあります。長期的な信頼性は疑問符が付いたままです。

おそらくLONGiの技術の森の中の解決策の一つ、リボンを不要にするものが、ついにこれを解決できるかもしれません。

Ooitechの見解

私たちはこの舟形の反りをライン上でいつも見ていますが、これは磨いて消せる欠陥ではなく、セル物理とプロセス制御の戦いです。ラミネーションの流動問題は私たちが最も懸念している部分です。なぜなら、裏面の不均一な封止材は、まさに数年後のフィールド故障が始まる場所だからです。ライン全体の観点からは、低温ストリンギングとより厳密なレイアップの扱いが、厚いウェーハを追い求めるよりも重要です。BCとTOPConのストリングがタバー・ストリンガーとラミネーションを通して実際にどう振る舞うかを見たいなら、私たちの工場のクリップは www.youtube.com/ooitech 一見の価値があります。