Trong bài viết này, chúng tôi khám phá một trong những thành phần quan trọng nhất của silicon thông thường đó là thanh cái của solar cell
Danh mục
Tìm hiểu về solar busbar (thanh cái), fingers (thanh dẫn phụ), tab wire and bus wire
Solar cell busbar
Silicon solar cell được kim loại hóa với các dải hình chữ nhật mỏng in ở mặt trước và mặt sau của tế bào quang điện
Các điểm tiếp xúc kim loại này được gọi là thanh cái và có một mục đích quan trọng: chúng dẫn dòng điện một chiều do tế bào quang điện tạo ra.
Trong các cell, có một dải mỏng hình chữ nhật được in ở mặt trước và mặt sau để dẫn điện, dải đó được gọi là thanh cái. Mục đích của thanh cái rất đơn giản nhưng rất quan trọng vì nó tách các tế bào để dẫn dòng điện một chiều từ các photon và chuyển nó đến bộ biến tần năng lượng mặt trời để chuyển đổi dòng điện thành dòng điện xoay chiều. Các thanh cái thường được làm bằng đồng mạ bạc (Ag) để tăng cường độ dẫn dòng điện ở mặt trước và giảm thiểu quá trình oxy hóa ở mặt sau. Tương tự, nhiều thanh cái được sử dụng để nối các tế bào với nhau để tạo ra điện cao thế.
Một tấm pin có nhiều thanh cái đảm bảo khả năng tiết kiệm chi phí cao vì quá trình kim loại hóa sẽ cần ít lớp phủ bạc ở mặt trước. Kim loại hóa đóng một vai trò quan trọng trong việc chế tạo pin mặt trời PV vì lớp phủ bạc để lắng đọng các finger và bus là một trong những bước tốn kém nhất trong quá trình chế tạo tế bào. Nhiều thanh cái có thể hỗ trợ giảm tổng điện trở nối tiếp của các cell được kết nối với nhau.
Solar cell finger
Vuông góc với thanh cái là các đường lưới kim loại và mỏng hơn, còn được gọi là thanh dẫn phụ, thu dòng điện được tạo ra để phân phối đến các thanh cái.
Các điểm tiếp xúc này – các thanh cái và các thanh dẫn – được in lên bề mặt của tế bào quang điện
Các Finger hỗ trợ việc thu thập dòng điện được tạo ra vào thanh cái. Công suất tích lũy được thu thập bởi tất cả các thanh cái với các chuỗi cell có tab wire song song (ruy-băng) sau đó được phân phối đến hộp nối.
Tab wire
Các tế bào quang điện phải được mắc nối tiếp thành hàng để có được điện áp phù hợp.
Dây tab được brazed hoặc bằng tay hoặc tự động với thanh cái, trong đó kết nối các tế bào cá nhân trong series với một điện trở nối tiếp.
Dây tab cũng được làm từ dây đồng tròn, bằng quy trình cán và được phủ một lớp thuốc hàn để dễ hàn
Bus wire
Các cụm chuỗi cell có dây tab được kết nối song song bằng các dây bus sau đó phân phối dòng điện tích lũy từ tất cả các cell đến hộp nối PV.
Bởi vì bus wire phải mang nhiều dòng điện hơn tab wire, nó cũng phải có độ dày và chiều rộng lớn hơn để cho phép ít điện trở hơn trên một đơn vị chiều dài.
Bus wire cũng được làm bằng vật liệu tương tự như dây tab.
Phát triển thiết kế
Sự cân bằng quan trọng trong thiết kế tiếp xúc trên cùng là đạt được sự cân bằng tối ưu giữa tổn thất điện trở tăng lên liên quan đến lưới có khoảng cách rộng và sự phản xạ tăng lên do một phần kim loại cao của bề mặt trên cùng.
Về vấn đề này, các thông số cần thiết là chiều cao và chiều rộng của thanh cái, chiều rộng của các thanh dẫn, khoảng cách giữa các thanh dẫn và thanh cái, cũng như loại và chất lượng kim loại.
Việc thiết kế và sản xuất tế bào ngày càng được cải tiến để nâng cao hơn nữa hiệu quả và độ tin cậy cũng như giảm đáng kể chi phí vật liệu – đặc biệt là liên quan đến bạc dán được sử dụng trong chế tạo thanh cái.
Các thể loại thành cái thường được sự dụng
Trong số nhiều cải tiến thiết kế cell pin, một công nghệ phổ biến được sử dụng để tăng hiệu quả tấm pin là multi-busbars (MBB). Thanh cái truyền thống (5BB hoặc 6BB) đang được loại bỏ nhanh chóng để thay thế cho 9 thanh cái (9BB) hoặc nhiều hơn. Một số nhà sản xuất thậm chí đã chuyển sang 16 thanh cái micro-wire trong loạt tấm pin mới. Các cell rộng hơn cũng có nghĩa là nhiều thanh cái hơn.
5BB
Loại phổ biến nhất trong thiết kế tế bào bao gồm 5 busbars (5BB) in lên các tế bào.
9BB
9 tế bào thanh cái (9BB) hiện đang là một trong những xu hướng hàng đầu trong thiết kế tấm pin và cell pin
Một số nhà sản xuất tấm pin mặt trời lớn như Trina Solar, Longi và Jinko ngày càng tập trung sản xuất vào các tấm pin mặt trời PV sử dụng PERC với 9BB.
Số busbar cao hơn làm giảm khoảng cách giữa các busbars, giảm thiệt hại kháng nội bộ.
Ngay cả khi số lượng thanh cái cao hơn làm tăng khả năng che bóng của tế bào quang điện, hiệu suất tổng thể của nhiều tế bào thanh cái vẫn tốt hơn nhiều so với các tế bào 2BB hoặc 3BB thông thường.
Số lượng thanh cái cao hơn làm giảm chiều dài thanh dẫn hiệu quả giữa các thanh cái, làm giảm tổn thất lực cản của thanh dẫn phụ, cũng như tác động của các vết nứt nhỏ.
Solar cell được làm từ các tấm rất mỏng, thường dày khoảng 0,20 mm. Chúng có một số tính linh hoạt nhưng có thể bị các vết nứt do áp suất nhỏ đến mức không thể nhìn thấy bằng mắt. Chúng được gọi là microcracks.
Không có thanh cái
Trái ngược với khái niệm nhiều thanh cái, các nhà sản xuất khác như đang sử dụng loại không có thanh cái; sử dụng các phân đoạn tế bào chồng lên nhau được kết nối điện trực tiếp với nhau.
Các lợi thế của các tế bào ít thanh cái là
- Giảm không gian không hoạt động giữa các cell
- Thiết kế kích thước mô-đun linh hoạt hơn – thiết kế mô-đun tiêu chuẩn bị hạn chế bởi các yêu cầu về kích thước cell và khoảng cách
- Giảm đáng kể tổn thất điện năng do bóng râm
- Ít vết nứt nhỏ hơn, thường là do quá trình hàn tế bào
- Tiết kiệm chi phí vật liệu thanh cái
Giảm chi phí vật liệu thanh cái
Trong khi các thiết kế nhiều thanh cái và ít thanh cái tập trung vào việc tăng hiệu suất và độ tin cậy, các phương pháp tiếp cận khác tập trung vào việc giảm chi phí vật liệu.
Họ thực hiện điều này bằng cách giảm thiểu sự kim loại hóa bạc trong các thanh cái – chẳng hạn như với các thiết kế thanh cái đường gạch ngang – hoặc bằng cách thay thế toàn bộ bạc cho quá trình kim loại hóa bằng các vật liệu thay thế như thiếc hoặc niken.
Thanh cái đường gạch ngang
Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp đã đưa ra một giải pháp thay thế hiệu quả hơn về chi phí cho các thanh cái tiêu chuẩn: thanh cái hoa văn đường gạch ngang, giảm việc sử dụng bạc dán đắt tiền.
Có nhiều loại thanh cái đường gạch ngang khác nhau, chẳng hạn như thanh cái 3 dấu gạch ngang, 5, 6 và thậm chí 8 dấu gạch ngang.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng thanh cái dạng gạch ngang nhạy hơn với khả năng bị nứt và suy giảm điện năng – các vấn đề gia tăng với số lượng đường gạch ngang, với ứng suất nhiệt tích tụ và nứt xảy ra ở các góc của thanh cái và do đó làm tăng số lượng gạch ngang.
Tối ưu hóa Tab Wire
Dây tab cũng có thể cung cấp tối ưu hóa hiệu suất của cell pin. Điều này có thể thực hiện được bằng cách sử dụng dây tab tròn, đảm bảo – so với dây hình chữ nhật – ít bị che hơn do giảm không gian của chúng.
