N-type TOPCon cell 표준화 연구
- 업데이트: 2023-05-14
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오이텍
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최근 몇 년 동안 광전지의 새로운 기술, 새로운 프로세스 및 새로운 구조의 개발 및 활용으로 광전지 산업은 급속도로 발전했습니다. 신에너지 및 스마트 그리드 개발을 지원하는 핵심 기술로서 n형 셀은 글로벌 산업 발전의 핫스팟이 되었습니다.
n형 터널링 산화물층 패시베이션 접촉 광전지(이하 "n형 TOPCon 전지"라 함)는 비용 제어가 가능하고 장비 변환이 성숙함에 따라 기존 광전지에 비해 효율을 크게 향상시키는 성능 이점이 있기 때문에, n형 TOPCon 셀 국내 생산 능력의 추가 확장은 고효율 태양광 셀의 주요 개발 방향이 되었습니다.
n형 TOPCon 배터리의 표준화는 현행 규격을 커버하지 못하는 문제와 규격 적용성을 개선해야 하는 문제에 직면해 있다. 본 논문은 n-type TOPCon 배터리의 표준화에 대한 연구 및 분석을 수행하고 표준화를 위한 제안을 할 것이다.종래의 태양전지에 사용되는 p형 실리콘 기재의 구조는 n+pp+이고, 수광면은 n+면이며, 이미터를 형성하기 위해 인 확산이 사용된다.n형 실리콘 베이스 재료에 대한 동종접합 광전지 구조에는 두 가지 주요 유형이 있는데, 하나는 n+np+이고 다른 하나는 p+nn+입니다.p형 실리콘에 비해 n형 실리콘은 소수 캐리어 수명이 더 길고 감쇠가 더 낮으며 효율 잠재력이 더 큽니다.n형 실리콘으로 만든 n형 양면 셀은 고효율, 우수한 저조도 응답, 낮은 온도 계수 및 더 많은 양면 발전이라는 장점이 있습니다.태양전지의 광전 변환 효율에 대한 산업계의 요구사항이 지속적으로 증가함에 따라 TOPCon, HJT, IBC와 같은 n형 고효율 태양전지가 점차 미래 시장을 점유하게 될 것입니다.2021년 ITRPV(International Photovoltaic Roadmap) 글로벌 태양광 산업 기술 및 시장 전망에 따르면 n형 전지는 국내외 태양광 전지의 미래 기술과 시장 발전 방향을 나타낸다.n형 전지 XNUMX종의 기술 루트 중 n형 탑콘 전지는 기존 장비의 높은 활용률과 높은 변환 효율이라는 장점으로 산업화 규모가 가장 큰 기술 루트가 됐다.
현재 업계에서 n형 TOPCon 배터리는 일반적으로 LPCVD(저압 기상 화학 증착) 기술을 기반으로 제조되며 절차가 많고 효율성과 수율이 제한되며 장비는 수입에 의존합니다. 개선이 필요합니다. n형 TOPCon 셀의 대규모 생산은 높은 제조 비용, 복잡한 공정, 낮은 수율, 불충분한 변환 효율과 같은 기술적 어려움에 직면해 있습니다.업계에서는 n형 TOPCon 셀의 기술 향상을 위해 많은 시도를 해왔습니다. 그 중 현장 도핑 폴리실리콘층 기술은 도금을 래핑하지 않고 터널링 산화물층과 도핑된 폴리실리콘(n+-polySi)층의 단일 프로세스 증착에 적용됩니다.n형 TOPCon 배터리의 금속 전극은 알루미늄 페이스트와 은 페이스트를 혼합하는 새로운 기술을 사용하여 준비되어 비용을 줄이고 접촉 저항을 향상시킵니다. 전면 선택적 이미 터 구조와 후면 다층 터널링 패시베이션 접촉 구조 기술을 채택합니다.이러한 기술 업그레이드 및 프로세스 최적화는 n형 TOPCon 셀의 산업화에 일정한 기여를 했습니다.n-type TOPCon 셀과 기존 p-type 태양광 셀 사이에는 몇 가지 기술적인 차이가 있으며, 시장에서 태양광 셀에 대한 판단은 현재의 기존 배터리 표준을 기반으로 하며 n-type 태양광 셀에 대한 명확한 표준 요구 사항은 없습니다. .n형 TOPCon 셀은 낮은 감쇠, 낮은 온도 계수, 높은 효율, 높은 양면 계수, 높은 개방 전압 등의 특성을 가지고 있습니다. 기존의 태양광 셀과는 규격이 다릅니다.
이 섹션은 n-type TOPCon 배터리의 표준 표시기 결정에서 시작되며, 곡률, 전극 인장 강도, 신뢰성 및 초기 광 유도 감쇠 성능에 대해 해당 검증을 수행하고 검증 결과를 논의합니다.기존의 광전지는 GB/T29195-2012 "Ground-Used Crystalline Silicon Solar Cells에 대한 일반 사양" 제품 표준을 기반으로 하며, 이는 광전지의 특성 매개변수를 명확하게 요구합니다.GB/T29195-2012의 요구 사항에 따라 n형 TOPCon 배터리의 기술적 특성과 결합하여 항목별로 분석을 수행했습니다.표 1을 참조하십시오. n형 TOPCon 배터리는 기본적으로 크기와 모양 면에서 기존 배터리와 동일합니다.
표 1 n형 TOPCon 배터리와 GB/T29195-2012 요구 사항 간의 비교
전기 성능 매개 변수 및 온도 계수 측면에서 IEC60904-1 및 IEC61853-2에 따라 테스트가 수행되며 테스트 방법은 기존 배터리와 일치합니다. 기계적 특성에 대한 요구 사항은 굽힘 정도 및 전극 인장 강도 측면에서 기존 배터리와 다릅니다.또한 제품의 실제 적용 환경에 따라 신뢰성 요구 사항으로 내습성 테스트가 추가됩니다.이상의 분석을 바탕으로 n-type TOPCon 전지의 기계적 물성 및 신뢰성을 검증하기 위한 실험을 수행하였다.동일한 기술적 경로를 가진 다른 제조업체의 광전지 제품이 실험 샘플로 선택되었습니다. 샘플은 Taizhou Jolywood Optoelectronics Technology Co., Ltd.에서 제공했습니다.실험은 타사 실험실 및 기업 실험실에서 수행되었으며 굽힘 정도 및 전극 인장 강도, 열 사이클 테스트 및 습열 테스트, 초기 광 유도 감쇠 성능과 같은 매개 변수를 테스트 및 검증했습니다.n-type TOPCon 전지의 기계적 물성 중 굽힘 정도와 전극 인장강도는 전지 시트 자체에 직접 시험하며, 시험 방법의 검증은 다음과 같다.곡률은 테스트된 샘플의 중앙 표면의 중심점과 중앙 표면의 기준 평면 사이의 편차를 나타냅니다. 태양광 셀의 굽힘 변형을 테스트하여 응력을 받는 배터리의 평탄도를 평가하는 중요한 지표입니다.주요 테스트 방법은 저압 변위 표시기를 사용하여 웨이퍼 중심에서 기준 평면까지의 거리를 측정하는 것입니다.Jolywood Optoelectronics와 Xi'an State Power Investment는 각각 20개의 M10 크기 n형 TOPCon 배터리를 제공했습니다. 표면의 평탄도는 0.01mm 이상이었고, 배터리 곡률은 0.01mm 이상의 분해능을 가진 측정 도구로 테스트했습니다.배터리 굽힘 테스트는 GB/T4.2.1-29195의 2012 조항에 따라 수행됩니다.
표 2 n형 TOPCon 셀의 굽힘 테스트 결과
Jolywood와 Xi'an State Power Investment의 기업 내부 통제 표준은 굽힘 정도가 0.1mm보다 높지 않도록 요구합니다. 샘플링 테스트 결과 분석에 따르면 Jolywood Optoelectronics와 Xi'an State Power Investment의 평균 굽힘 정도는 각각 0.056mm와 0.053mm입니다. 최대값은 각각 0.08mm와 0.10mm입니다.테스트 검증 결과에 따르면 n형 TOPCon 배터리의 곡률이 0.1mm 이하인 조건을 제시하고 있다.금속 리본은 전류를 전도하기 위해 용접에 의해 광전지 셀의 그리드 와이어에 연결됩니다. 솔더 리본과 전극은 접촉 저항을 최소화하고 전류 전도 효율을 보장하기 위해 안정적으로 연결되어야 합니다.이러한 이유로 전지의 그리드 와이어에 대한 전극 인장 강도 시험은 전지의 전극 용접성 및 용접 품질을 평가할 수 있으며, 이는 태양광 전지 모터의 접착 강도에 대한 일반적인 시험 방법이다.<section style="margin: 0px 0px 16px;padding: 0px;outline
