, /PRNewswire/ – Ako sa naďalej šíria v celom odvetví diskusie o „vesmírnej fotovoltike”, opakovane sa zdôrazňuje niekoľko kľúčových technických atribútov: ľahká konštrukcia, vysoký výkon, odolnosť voči žiareniu a dlhodobá spoľahlivosť. Tieto požiadavky prirodzene smerujú našu pozornosť ku kľúčovej technológii, ktorú už dlho vyvíjame a nasadzujeme vo veľkom merítku – aplikácii ultratenkých kremíkových doštičiek v heterojunkčných (HJT) solárnych článkoch.
Dnes sa opäť pozrieme na technickú bielu knihu, ktorú vydala spoločnosť Risen Energy – HJT Hyper-ion od Risen Energy: Biela kniha o vývoji a priemyselnom využití ultratenkých kremíkových doštičiek – zisťujeme, že mnohé z myšlienok, ktoré sa teraz objavujú v popredí, už boli zakotvené v praktickej inžinierskej logike, ktorá je v nej zdokumentovaná. Tento komplexný záznam z oblasti hromadnej výroby môže odvetviu ponúknuť perspektívu, ktorá kombinuje technické poznatky s praktickou podporou.
1. Prečo „tenké”? Ide o nevyhnutnú voľbu zakorenenú v štrukturálnej povahe
V bielej knihe jasne poukazujeme na to, že v štruktúre nákladov na solárne články HJT tvoria kremíkové doštičky najväčší podiel, a to 55 %. Preto je dosiahnutie čo najtenších doštičiek najpriamejšou a najúčinnejšou metódou na zníženie nákladov. Zdôvodnenie však presahuje rámec ekonomiky. Je zásadne spojené s povahou samotnej technológie HJT.
Celý nízkoteplotný výrobný proces HJT (<200 °C) a jeho plne symetrická bunková štruktúra umožňujú spracovanie doštičky oveľa „šetrnejším" spôsobom, čo výrazne znižuje riziká, ako sú problémy s deformáciou a lámaním doštičky spôsobené vysokoteplotnými procesmi či asymetrickým namáhaním, ktoré sa vyskytuje pri technológiách PERC a TOPCon. V tomto zmysle nie sú ultratenké doštičky len kompatibilné s HJT – sú inherentnou výhodou technológie HJT a ako jeden z kľúčových faktorov umožňujúc jej širšie budúce aplikácie.
2. Ako môže „tenké” zostať spoľahlivé? Systematická rovnováha medzi účinnosťou, výťažnosťou a mechanickou pevnosťou
Uskutočnili sme sériu prieskumov a postupov zameraných na efektívnosť, mieru výťažnosti výroby a mechanickú pevnosť:
2.1 Kompromisy v oblasti efektívnosti
Výsledky našich experimentov, ktoré sú v súlade so zisteniami v odbornej literatúre, odhaľujú zaujímavý „hojdačkový” vzťah: zatiaľ čo skratový prúd (Jsc) klesá so stenčovaním doštičky, napätie naprázdno (Voc) sa zvyšuje. Faktor plnenia (FF) zostáva relatívne konštantný. V rámci špecifickej fázy „plošiny” je celkový pokles účinnosti buniek minimálny a prijateľný. Šírka tejto plošiny sa líši podľa rôznych bunkových technológií. V prípade spoločnosti Risen Energy už články HJT Hyper-ion vyrobené s doštičkami s hrúbkou 110 μm dosiahli priemernú účinnosť 26,4 %, pričom najlepšie výrobné šarže prekročili 26,6 %. Tieto výsledky preukazujú, že pri technológii HJT správne stenčovanie doštičiek neohrozuje hornú hranicu výkonu.
2.2 Optimalizácia výroby
Prepracovali sme konfiguráciu kazety s doštičkami, prešli sme z horizontálneho na vertikálne vkladanie a zároveň sme optimalizovali všetky súvisiace automatizačné a prenosové procesy v rámci linky. Výsledky ukazujú stabilizovanú mieru výťažnosti konzistentne nad 99,5 % s mierou fragmentácie pod 0,25 %. To preukazuje, že výrobné problémy spôsobené „stenčovaním doštičiek” možno prekonať systematickou inováciou procesov a zariadení.
2.3 Znovuobjavenie mechanickej pevnosti
Naše porovnávacie testy ukázali, že články PERC s veľkosťou 150 μm a TOPCon s veľkosťou 130 μm sa počas testu ohybnosti zlomili. Keď sa však hrúbka znížila pod 100 μm, články namiesto toho vykazovali vynikajúcu flexibilitu. Články HJT vykazujú výnimočnú flexibilitu, čo vytvára nové možnosti pre ľahké moduly a uplatnenie v špeciálnych prostrediach.
3. Zo zeme do vesmíru: rozšírenie hĺbky „tenkého”
Naše aktuálne sériovo vyrábané produkty HJT Hyper-ion pre pozemné elektrárne plne využívajú kremíkové doštičky s hrúbkou 110 μm a hrúbku solárnych článkov približne 95 μm. Pri tejto úrovni hrúbky sme dosiahli optimálnu rovnováhu medzi účinnosťou, výťažnosťou a spoľahlivosťou, pri výraznom znížení nákladov. To však predstavuje len jeden aspekt našich technických možností.
Najmä pre fotovoltické aplikácie vo vesmíre, kde sa vyžaduje extrémne vysoký pomer výkonu k hmotnosti, musia mať solárne články zvyčajne hrúbku 70 μm alebo aj tenšiu. Vďaka dlhoročným skúsenostiam s technológiou ultratenkých doštičiek HJT spoločnosť Risen Energy vyvinula schopnosť vyrábať články s hrúbkou pod 70 μm.
4. Ako zaistiť efektívne fungovanie „tenkého” systému? Systémová inovácia od bunky po modul
Konvenčné spájkovanie pri vysokých teplotách už nie je pre také tenké články vhodné. Aby sa s touto výzvou vysporiadala spoločnosť Risen Energy, vyvinula ako prvá technológiu bezstresového prepájania buniek Hyper-link. Táto technológia, chránená viac ako 50 exkluzívnymi patentmi, zabraňuje tepelnému namáhaniu pri spájkovaní, čím dokonale zodpovedá nízkoteplotným charakteristikám HJT a fyzikálnym vlastnostiam ultratenkých článkov.
Táto inovácia je podložená prísnymi testami spoľahlivosti, ktoré ďaleko prevyšujú normy IEC: statické zaťaženie 5400 Pa, 10 000 cyklov dynamického zaťaženia, 2000 hodín vlhkého tepla (DH2000), 400 tepelných cyklov (TC400) a ďalšie testy zrýchleného starnutia. Výsledky potvrdili, že moduly Hyper-ion s využitím ultratenkých doštičiek a technológie Hyper-link vykazujú zníženie výkonu, ktoré je výrazne nižšie ako štandardné požiadavky.
5. Integrovaný výskum a vývoj
Pri pohľade na túto cestu smerom k ultratenkým doštičkám spočíva jadro nielen v individuálnych technologických prelomoch, ale aj v integrovaných inováciách naprieč doštičkami, článkami a modulmi. Stenčovanie doštičiek, metalizácia s nízkym obsahom striebra, články s nulovou zbernicou a technológie Hyper-link sa prepájajú ako dieliky skladačky v rámci jednotného dizajnu, čo v konečnom dôsledku vytvára vysokú konkurencieschopnosť produktov Hyper-ion.
Cesta spoločnosti Risen Energy k ultratenkým doštičkám začala reakciou na potreby znižovania nákladov v priemysle a uspela vďaka rešpektovaniu technologickej podstaty a záväzku k systematickým inováciám. Opätovným študovaním a zdieľaním tejto bielej knihy dúfame, že predstavíme našu súčasnú fázu reflexie a priemyselnej praxe a budeme spolupracovať s partnermi v celom odvetví na posunutí fotovoltickej technológie smerom k budúcnosti, ktorá bude ľahšia, silnejšia a nápaditejšia ako kedykoľvek predtým.
