Le film frontal SiNx de TOPCon remporte la mise : 3 à 4 W de puissance de module en plus par rapport au film gradient
Présentation du produit
Vous avez effectué une comparaison sur la ligne. Deux groupes de cellules TOPCon, différentes recettes de film avant.
Groupe film à gradient: empilement à gradient SiNx/SiOxNy/SiOx (avec couches SiOx/SiOxNy à faible indice de réfraction)
Groupe SiNx pur: SiNx multicouche pur
Le résultat est revenu à l'envers.
Cell level: le groupe à gradient avait un rendement supérieur de 0,05 % à 0,1 % par rapport au groupe SiNx pur. Sur la cellule, le film à gradient semblait clairement meilleur.
Niveau module: après laminage en modules 66 cellules 210×210, le groupe SiNx pur était en réalité 3-4W plus élevé en puissance (mesurée sur la ligne).
"Le groupe avec un rendement de cellule inférieur a fini avec une puissance de module supérieure." Le service qualité n'arrêtait pas de demander pourquoi, et vous ne pouvez pas simplement répondre "gain d'encapsulation".
Cet article utilise un article solide pour régler ce calcul optique contre-intuitif.
Paramètres techniques
Rendement de cellule ≠ puissance de module. Le laminage se situe entre les deux.
Gardez une chose en tête : le rendement de cellule et la puissance de module ne sont pas une simple multiplication.
En utilisant un module TOPCon 66 cellules 210×210 avec des cellules de grade 25,7 % comme référence, les données de ligne montrent qu'un écart de rendement de cellule de 0,1 % correspond à environ 2,8 W de puissance de module. Par ce coefficient :
| Comparaison | Cell-level gap | Écart attendu du module | Résultat mesuré du module |
|---|---|---|---|
| Film à gradient vs SiNx pur | +0,05 % -0,1 % (gradient plus élevé) | +1,4-2,8 W (le gradient devrait gagner) | SiNx pur +3-4 W (inversé) |
La direction s'est complètement inversée. L'avantage au niveau de la cellule a été perdu lors de la stratification.
La puissance du module n'est pas directement la multiplication du rendement de la cellule. Le verre, l'encapsulant et la feuille arrière apportent un gain de couplage optique (positif) mais aussi une perte de désadaptation de courant et de distribution (négatif). Le résultat net est la puissance mesurée. Différentes recettes antireflet produisent des nets post-stratification très différents, et c'est la racine du « perdre sur la cellule, gagner sur le module ».
Ce mécanisme a déjà été identifié par Zhang et al. 2019 (Energies, DOI:10.3390/en12061168) sur une plateforme PERC, soutenu par la simulation SunSolve et la mesure du module.
Avantages techniques
Un article PERC explique clairement l'inversion
Zhang 2019 a étudié un revêtement antireflet avant à trois couches sur mono PERC. Les deux premières couches restaient fixes SiNx (20nm/45nm). Seule la troisième couche changeait.
Plan A: troisième couche 15nm SiNx (indice de réfraction 1,99)
Plan B3: troisième couche 30nm SiOx (indice de réfraction 1,46)
En utilisant la simulation optique SunSolve (texture pyramidale incluse), ils ont calculé la réflectance moyenne pondérée WAR (300-1100nm) :
| Plan | Troisième couche | WAR (300-1100nm) |
|---|---|---|
| A | 15nm SiNx | 3.12% |
| B3 | 30nm SiOx | 2.78% |
| B5 | 50nm SiOx | 2,46 % (plus épais, plus bas) |
Au niveau de la cellule, B3 réfléchit moins que A, Isc mesuré 62mA plus élevé, rendement 21,50 % contre 21,35 % (+0,15 % abs). Le film avec une couche SiOx à faible indice gagne sur la cellule.
Mais au niveau du module, le graphique s'inverse. La section 3.3 le dit clairement :
"Comme l'encapsulant EVA absorbe la lumière à courte longueur d'onde, l'avantage de réponse spectrale de la cellule SiOx 30nm est partiellement masqué... le gain de puissance du module n'est que de 0,9W... l'intégration du SiOx dans le module a réduit de 57% le gain de performance au niveau de la cellule."
Les détails :
Rapport CTM : SiOx 30nm 96.1% contre SiNx 15nm 96,5%. Celui avec SiOx est en fait inférieur.
L'avantage de +0,15% au niveau de la cellule a perdu 57% de son gain après laminage.
Gain de puissance du module seulement 0,9W.
C'est l'explication au niveau de l'article pour votre cas. Le groupe à gradient (avec des couches à faible indice SiOx/SiOxNy, comme le B3 de Zhang) gagne 0,05-0,1% au niveau de la cellule grâce à l'anti-réflexion des courtes longueurs d'onde. Mais après laminage, l'EVA absorbe la lumière <380nm, le bord des courtes longueurs d'onde du groupe à gradient est étouffé, le CTM chute, et à même niveau d'efficacité, le groupe SiNx pur le dépasse.
Application du produit
Où se situe l'écart et son ampleur
① Au niveau de la cellule : le groupe à gradient gagne 0,05%-0,1%, soit environ 1,4-2,8W
Sur la base de la ligne 210 TOPCon 66 cellules (0,1% d'efficacité cellulaire ≈ 2,8W de puissance module), le groupe à gradient est 0,05%-0,1% plus élevé au niveau de la cellule, ce qui devrait signifier 1,4-2,8W de plus au niveau du module.
② Au niveau du module : le SiNx pur est en fait plus élevé de 3-4W (mesuré en ligne)
Mesurée, la puissance du module du groupe SiNx pur est 3-4W plus élevée que celle du groupe à gradient. En ajoutant le petit désavantage au niveau de la cellule, cela signifie que le groupe SiNx pur contribue 4,4-6,8W de plus rien que dans l'étape d'encapsulation. Par rapport à une base de 720W, cela représente une différence de gain d'encapsulation de 0,61%-0,94%.
③ Soutien de la littérature : la « réduction de 57% » de Zhang 2019 (plateforme PERC)
Les résultats PERC de Zhang sont très proches : le film avec une troisième couche de SiOx gagne +0,15% au niveau de la cellule, mais après laminage, le gain est réduit de 57% et le rapport CTM chute de 0,4 point.
Converti en 210 TOPCon 66 cellules, l'avantage de 0,1% au niveau de la cellule ne laisse qu'environ 0,04% après laminage, et le module peut absolument s'inverser. Même source, même cause que votre résultat de ligne « SiNx pur plus élevé de 3-4W ».
④ Pourquoi le groupe à gradient est-il en retard au niveau du module ?
Le film à gradient avec SiOx/SiOxNy a son principal point fort dans l'anti-réflexion des ondes courtes de 300 à 500 nm. Mais c'est précisément la bande où le verre + EVA absorbent le plus dans le module. Le bord des ondes courtes du film à gradient est directement absorbé par les matériaux d'encapsulation. Pendant ce temps, le SiNx multicouche pur réalise son anti-réflexion de manière approfondie dans la bande principale visible à proche infrarouge >400 nm (toujours efficace après laminage, où la réponse quantique du silicium est plus élevée), ce qui lui permet de générer plus de gains au niveau du module.
Mise en production : ne jugez pas uniquement par le rendement des cellules
① Peut-il être mis en production maintenant ?
Les deux le peuvent. Le SiNx multicouche pur est une voie mature. Le film à gradient (SiNx/SiOxNy/SiOx) peut également être réalisé sur PECVD tubulaire, avec juste une couche supplémentaire et une étape supplémentaire de contrôle du rapport N/O et de l'épaisseur des trois couches.
Récemment, l'industrie TOPCon a de nouveau promu l'approche « film avant SiNx multicouche » pour remplacer le procédé « film avant oxyde nitreux multicouche ». Les données que vous avez vues sont une preuve au niveau de la ligne de production de cette tendance. Ce n'est pas que le film à gradient ne soit pas bon, c'est qu'il a échoué à l'examen du laminage.
② En vaut-il la peine ?
Cela dépend de la façon dont vous comptez. En regardant uniquement le rendement des cellules, le film à gradient est 0,05-0,1 % plus beau. Mais au niveau du module, le SiNx multicouche pur le dépasse de 3-4 W, et avec le prix actuel par watt des modules TOPCon, cela représente une réelle marge premium.
La sélection du film avant doit utiliser une double métrique : rendement des cellules plus gain d'encapsulation. Ne vous fixez pas sur ce seul chiffre au niveau de la cellule, sinon vous finirez comme le groupe du gradient, gagnant en apparence au niveau de la cellule et perdant en substance au niveau du module.
③ Est-ce stable ?
Cela nécessite sa propre vérification. Les deux sont des films multicouches, et la fiabilité à long terme (stabilité du film sous chaleur humide, compatibilité avec différents encapsulants) doit être mesurée. Les travaux antérieurs de l'équipe Hoex de l'UNSW ont déjà montré que TOPCon est extrêmement sensible aux formulations d'encapsulation. Le film anti-réflexion et l'encapsulant sont couplés. Si vous changez le revêtement, le choix de l'encapsulant peut devoir suivre.
Astuce pour les opérateurs de ligne: lorsque vous comparez deux procédés de film avant, ne comparez pas seulement le rendement des cellules. Un écart de 0,05-0,1 % au niveau de la cellule semble faible, mais le module peut inverser la tendance de plusieurs watts. Mesurez à la fois le rendement des cellules et la puissance du module, en particulier pour les modules haut de gamme recherchant des primes de grade de puissance.
Limites : ce que l'article ne dit pas
Zhang 2019 est une preuve sur plateforme PERC, pas TOPCon. Mais les optiques antireflet avant partagent la même origine : l'EVA absorbe les ondes courtes, les films SiOx perdent leur bord d'onde courte, le CTM chute. C'est une règle générale de l'optique d'encapsulation, et le film avant TOPCon la suit. Ce cas de ligne est TOPCon, cohérent en direction avec l'article. Recommandez de le réexécuter sur votre propre ligne avec la réponse spectrale EQE plus une répartition de réflexion avant/après laminage.
Le mécanisme est une inférence de cet article, pas un verdict. L'explication physique pour 'le SiNx multicouche pur a un gain d'encapsulation plus élevé' (spectre effectif réduit + faible absorption parasite) nécessite la réponse spectrale EQE et les données de répartition réflexion/absorption avant/après laminage pour être confirmée. Ce texte donne le cadre physique et la direction. Quelle bande domine et d'où vient l'absorption parasite attendent les données spectrales de ligne.
L'écart de gain d'encapsulation de 0,61 % à 0,94 % est une estimation d'ordre de grandeur rétrocalculée à partir de 3-4W et 0,05-0,1 %. Différents encapsulants (EVA/POE/EPE) et différents verres (revêtus/non revêtus) feront varier ce nombre.
Les modules bifaciaux et l'encapsulant coupe-UV modifient encore l'utilisation des ondes courtes. L'écart entre les deux groupes pourrait se redistribuer dans un scénario double verre + passage UV.
Résumé
Mêmes cellules TOPCon, le groupe gradient gagne 0,1 % au niveau cellule, et après encapsulation perd 4W. La différence n'est pas seulement l'efficacité, c'est que l'examen du film antireflet change au stade du module.
L'examen cellule teste les ondes courtes du spectre complet, et le groupe gradient répond bien. L'examen module teste le spectre effectif après encapsulation, et le groupe SiNx pur inverse la tendance.
Cet article PERC de 2019 le disait déjà : mettez du SiOx dans le module et le gain au niveau cellule est réduit de 57 %. L'inversion de 3-4W mesurée sur la ligne correspond à la conclusion de l'article en direction.
Pour la sélection du film avant, ne laissez pas ce seul chiffre d'efficacité cellule dicter le rythme. Comptez le gain d'encapsulation dans le total.
Point de vue d'Ooitech
L'écart cellule versus module ici est exactement le piège que nous surveillons lorsque nous livrons une ligne de modules. Un revêtement qui brille sur la cellule peut perdre silencieusement des watts une fois le verre et l'EVA ajoutés, donc nous disons toujours aux clients de verrouiller le choix antireflet sur des données CTM réelles, pas sur l'efficacité en laboratoire. Comme Ooitech ne construit que des lignes de production de modules, ce couplage cellule-module est là où notre travail de laminage et de formation aux processus gagne sa valeur. Si vous voulez voir comment ces choix se déroulent sur une ligne TOPCon en fonctionnement, la chaîne YouTube Ooitech (www.youtube.com/ooitech) contient de nombreuses séquences d'usine qui valent le coup d'être suivies.
