Contenu:
- Introduction
- La Naissance de la Technologie 0 Busbar (0BB)
- Avantages de la Technologie 0 Busbar (0BB)
- Inconvénients de la Technologie 0 Busbar (0BB)
- Interconnexion des Cellules Solaires 0 Busbar (0BB)
- Perspectives de Marché pour la Technologie 0 Busbar (0BB)
Introduction
Dans le marché mondial du photovoltaïque, les cellules solaires en silicium cristallin dominent une part substantielle. Cependant, à mesure que l'industrie évolue rapidement, réduire les coûts et améliorer l'efficacité sont devenus des défis primordiaux pour ces cellules. Les cellules solaires traditionnelles utilisent une quantité significative de pâte d'argent pour créer des busbars et des doigts, ce qui augmente non seulement les coûts mais bloque également une partie de la lumière solaire, limitant ainsi l'efficacité de la production d'énergie. Pour résoudre ces problèmes, la technologie 0 Busbar (0BB) a été développée. Cette technologie élimine les busbars, réduit l'utilisation de pâte d'argent et augmente la surface de réception de lumière des cellules, améliorant ainsi de manière significative l'efficacité de la production d'énergie et la viabilité économique des modules photovoltaïques.
La Naissance de la Technologie 0 Busbar (0BB)
Lorsque la lumière solaire frappe une cellule photovoltaïque, elle génère de l'électricité grâce à l'effet photovoltaïque. Cependant, cette électricité doit être collectée et extraite via des lignes de grille pour une utilisation humaine. Les cellules photovoltaïques traditionnelles utilisent des lignes de grille à base d'argent divisées en doigts et en busbars. Les doigts sont plus fins tandis que les busbars sont plus épais. L'électricité est collectée par les doigts, transférée aux busbars et ensuite conduite via des rubans de cuivre.
Depuis que le premier cellule solaire en silicium monocristallin pratique a été développée par Bell Labs en 1954, le nombre et la largeur des lignes de grille sur les cellules photovoltaïques ont continuellement évolué. Du 2BB (deux busbars) au MBB (multi-busbars) et au SMBB (super multi-busbars), l'augmentation du nombre de busbars a rendu chaque busbar plus étroit, économisant ainsi de la pâte d'argent et réduisant les coûts. Plus de busbars raccourcissent également le chemin du courant dans les doigts, réduisant la perte de puissance et augmentant la production d'énergie.
La technologie 0BB améliore la surface de réception de lumière des cellules en éliminant les busbars, réduisant l'utilisation de pâte d'argent, abaissant les coûts et améliorant l'efficacité de la production d'énergie.
Avantages de la Technologie 0 Busbar (0BB)
1. Augmentation de la puissance :
En supprimant les busbars, on réduit l'ombrage, augmentant ainsi la production d'énergie. La distribution plus dense des points de soudure dans la technologie 0BB raccourcit le chemin du courant dans les doigts, réduisant les pertes de puissance et améliorant la production d'énergie. De plus, la plus grande surface des cellules photovoltaïques, tout en maintenant la taille de cellule populaire de 210 mm, permet une sortie de puissance plus élevée d'un seul panneau PV.
2. Réduction des coûts :
Les lignes de grille traditionnelles sont faites de pâte d'argent, qui représente environ 35 % du coût non silicium des cellules photovoltaïques. La hausse des prix de l'argent a exercé une pression sur la fabrication des cellules photovoltaïques. En éliminant le busbar principal, la technologie 0BB réduit le coût de la pâte d'argent, diminuant ainsi le coût global des cellules photovoltaïques.
Selon les données de l'Institut de l'Argent, la demande mondiale de l'argent photovoltaïque a atteint 6017 tonnes en 2023, une augmentation de 64 % par rapport à l'année précédente. En 2024, la demande mondiale de l'argent photovoltaïque devrait augmenter de 20 % pour atteindre 7217 tonnes. Cependant, les prix élevés de l'argent ont posé des défis significatifs à l'industrie de la fabrication des cellules photovoltaïques. Les prix domestiques de l'argent ont augmenté de plus de 30 % depuis octobre de l'année dernière.
La technologie 0BB, en supprimant le busbar principal, peut réduire les coûts non silicium, réduisant ainsi le coût global des cellules photovoltaïques. Parmi les trois routes technologiques actuelles, la technologie HJT (Heterojunction Technology) a le coût de pâte d'argent le plus élevé et le besoin le plus urgent de réduction des coûts. Plus précisément, le coût actuel de la pâte d'argent PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) produite en série est de 0,06 yuan par watt, celui de la pâte d'argent TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) est de 0,07 yuan par watt, tandis que le coût pour le HJT avec 210 taille 15BB est aussi élevé que 0,15 yuan par watt. À l'avenir, avec la production en série de 20BB, le coût de la pâte d'argent HJT devrait baisser à 0,12 yuan par watt.
Après l'adoption de la technologie 0BB, le coût de la pâte d'argent pour le PERC peut être réduit à 0,03 yuan par watt, celui du TOPCon à 0,01 yuan par watt, et celui du HJT à 0,04-0,06 yuan par watt. De plus, si la technologie 0BB est combinée avec une pâte de cuivre plaqué argent à 30 %, le coût final de la pâte d'argent pour le HJT devrait chuter à 0,03-0,04 yuan par watt.
3. Efficacité améliorée :
La technologie 0BB diminue la résistance électrique à l'intérieur de la cellule solaire, entraînant un mouvement plus efficace des électrons et une augmentation de l'efficacité de conversion énergétique. Cela conduit à une production d'énergie plus élevée à partir de la même quantité de lumière solaire, rendant les cellules solaires 0BB plus productives.
4. Tolérance améliorée à l'ombrage :
La présence de multiples connexions fines dans les cellules 0BB crée plusieurs chemins pour le courant électrique, réduisant le risque de perte de puissance due à un ombrage partiel. Cela est particulièrement avantageux dans les installations où l'ombrage des objets tels que les arbres ou les bâtiments peut affecter la performance.
5. Réduction des points chauds :
La technologie 0BB distribue uniformément le courant électrique sur la surface de la cellule, minimisant l'occurrence de points chauds causés par une résistance élevée. Cela aide à prévenir les baisses d'efficacité et la dégradation à long terme de la cellule.
6. Qualité supérieure :
Avec des points de soudure plus petits et plus nombreux, la distribution du stress dans les cellules est plus uniforme, réduisant les ruptures de cellules, les ruptures de lignes de grille et les microfissures, améliorant ainsi le rendement de production. De plus, la distribution uniforme du stress permet à la technologie 0BB d'utiliser des plaquettes de silicium plus fines, pouvant atteindre une épaisseur de 100 μm selon les experts.
En incorporant ces avantages, la technologie 0BB améliore significativement la performance, la durabilité et l'efficacité des modules photovoltaïques, la positionnant comme une avancée clé dans l'industrie de l'énergie solaire.
Inconvénients de la technologie 0 Busbar (0BB)
Malgré ses avantages significatifs, la technologie 0BB présente encore plusieurs défis, notamment en ce qui concerne la cohérence du soudage et les tests d'efficacité. Le problème le plus urgent est la fiabilité. Les doigts et les points de soudure sont une combinaison d'argent et de verre, ce qui rend la structure lâche et instable. Comme les rubans de soudure sont en cuivre, les propriétés différentes de l'argent et du cuivre rendent difficile l'obtention d'une soudure solide, ce qui peut entraîner un détachement potentiel et affecter le fonctionnement normal des cellules photovoltaïques.
Interconnexion des cellules solaires sans busbar (0BB)
1. Première méthode : Technologie de connexion SmartWire
Le composant principal de la technologie de connexion SmartWire est le film composite de fil de cuivre. Ce film est composé d'une couche électriquement isolante, optiquement transparente, d'une couche adhésive à la surface du film et de plusieurs fils de cuivre parallèles (rubans de tabulation) intégrés dans la couche adhésive. Ces fils de cuivre, collés au film via l'adhésif, sont recouverts d'un alliage à bas point de fusion.
Lors du processus de lamination, le film composite de fil de cuivre connecte les cellules solaires en série. Le film est recouvert d'un film d'encapsulation, d'une feuille de fond ou de verre, créant une connexion électrique stable entre les rubans de tabulation et la grille pendant le processus de chauffage.
Le film composite de fil de cuivre est laminé sur les surfaces des cellules solaires adjacentes pour former une connexion en série. Contrairement à l'emballage traditionnel des cellules solaires, cette méthode utilise une nouvelle machine à stringer pour placer le film composite de fil de cuivre à la fois sur les surfaces avant et arrière de deux cellules, permettant leur connexion en série. Une fois interconnectées, les cellules sont disposées et empilées. Sous des températures et des pressions de lamination spécifiques, les fils de cuivre et les grilles de cellules solaires sont pressés ensemble pour former un contact ohmique.
2. Deuxième méthode : Dispensation
(1) Dispensation : Appliquer des gouttes d'adhésif sur la surface de chaque cellule solaire.
(2) Tabulation : Espacer uniformément plusieurs rubans de tabulation perpendiculaires aux lignes de grille sur chaque cellule solaire.
(3) Fixation : Utiliser la lumière UV pour durcir l'adhésif, collant chaque ruban de tabulation à sa cellule solaire correspondante, assurant un contact direct avec les lignes de grille de surface.
(4) Lamination : Chauffer et laminer l'ensemble de cellules solaires pour former des connexions d'alliage entre les rubans de tabulation et les lignes de grille.
Cette méthode diffère de la stringing traditionnelle de deux manières principales :
(1) Dispensation : Les gouttes d'adhésif collent les rubans de tabulation aux cellules solaires, permettant une connexion en série et l'immobilisation des rubans pour l'encapsulation ultérieure du module.
(2) Alliage par lamination : Réaliser un contact ohmique pendant le processus de lamination.
Les avantages de cette méthode incluent un équipement simple et une grande stabilité. Cependant, des ombres potentielles pendant les tests EL sous les rubans de tabulation et une force de liaison insuffisante entre les rubans et les cellules solaires sont des inconvénients.
3. Troisième méthode : Dispensation de soudage
(1) Soudage : Utiliser le chauffage infrarouge pour fondre la surface du ruban de soudure, créant une connexion préliminaire avec la surface de la cellule solaire et les lignes de grille.
(2) Dispensation : Appliquer des gouttes d'adhésif à des emplacements spécifiés sur l'assemblage cellule solaire-ruban soudé. Le nombre de gouttes d'adhésif est soigneusement contrôlé pour équilibrer la complexité du processus et les exigences de force de liaison. Typiquement, 3 à 8 rangées de gouttes d'adhésif sont appliquées en fonction de la zone d'ombrage et des besoins en performance mécanique.
(3) Durcissement : Solidifier les gouttes d'adhésif sur le côté avant de la chaîne de cellules soudée. Transférer la chaîne de cellules à la station suivante, la retourner sous des conditions de température contrôlée, et appliquer et durcir les gouttes d'adhésif sur le côté arrière, formant la chaîne de cellules finale.
Comparée au collage adhésif, cette méthode implique une étape de soudage préliminaire suivie de l'application d'adhésif pour le renforcement. La connexion initiale entre le ruban de soudure et les lignes de grille est établie par chauffage infrarouge. L'adhésif est ensuite appliqué et durci pour améliorer la stabilité de la connexion ruban-cellule solaire.
Les avantages de cette méthode incluent une liaison forte entre le ruban de soudure et la cellule solaire, réduisant le risque de détachement du ruban. Cependant, il existe un risque de rupture de la grille pendant le soudage, et le processus de dispensation nécessite une grande précision, ce qui le rend difficile et relativement lent.
En implémentant la technologie 0BB dans les cellules solaires HJT, l'industrie photovoltaïque peut réaliser des réductions de coûts significatives et des améliorations de l'efficacité, propulsant l'innovation future de l'énergie solaire.
Perspectives du marché pour la technologie sans busbar (0BB)
Bien que difficile, la maîtrise de la technologie 0BB pourrait réduire considérablement les coûts, améliorer l'efficacité et la qualité des cellules photovoltaïques, offrant ainsi aux entreprises un avantage technologique. L'enthousiasme pour la technologie 0BB est élevé parmi diverses entreprises.
JinkoSolar
JinkoSolar a fait des progrès récents dans la technologie 0BB, ayant terminé le développement et les tests pilotes, et a commencé à l'appliquer sur une ligne de production à petite échelle. La société prévoit d'économiser environ 10 % de pâte d'argent en utilisant la technologie 0BB. Actuellement, la consommation de pâte d'argent dépasse 90 milligrammes, mais on prévoit qu'elle descendra à 80 milligrammes à l'avenir. La société projette qu'à la fin de 2024, l'efficacité des cellules des lignes de production régulières pourrait atteindre plus de 26,5 %, les meilleures lignes de production atteignant 26,6-26,7 %.
Canadian Solar
Après plus d'un an de recherche dédiée, Canadian Solar a comparé les avantages et les inconvénients de diverses solutions de technologie 0BB et a identifié l'approche la plus adaptée pour eux. L'entreprise estime que, à mesure que la technologie photovoltaïque continue d'évoluer et que la demande du marché change, la technologie 0BB est susceptible de devenir courante dans l'industrie photovoltaïque.
Risen Energy
En 2023, Risen Energy a utilisé sa technologie propriétaire de cellule 0BB, la technologie de plaquette ultra-mince 210, l'utilisation pure d'argent de moins de 7 mg/W et la technologie d'interconnexion de cellules sans stress pour établir un processus de production sans faille allant des plaquettes de silicium hétérojonction aux cellules et modules. Cette réalisation a fait de Risen Energy la première entreprise de l'industrie à atteindre une production à grande échelle de cellules et modules hétérojonction.
Aiko Solar
En combinant la technologie 0BB avec la haute efficacité de conversion de l'ABC, Aiko Solar prévoit d'augmenter la puissance de ses produits de la série ABC de 5W.
En résumé, l'application et le développement de la technologie 0BB sur le marché progressent rapidement. De nombreuses entreprises investissent dans la recherche et la production d'essai, et la production à grande échelle est attendue dans les années à venir. Cela réduira considérablement le coût des modules photovoltaïques, améliorera l'efficacité de la production d'énergie et stimulera davantage le développement de l'industrie photovoltaïque.
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Référence：
0BB (Busbar-Free) Aids in the Cost Reduction Process of Photovoltaics_Technology_Equipment_Solutions. (s.d.). Copyright © 2017 Sohu.com Inc. Tous droits réservés. https://www.sohu.com/a/668618791_121123896
Qu'est-ce que le 0BB dont tout le monde parle dans l'industrie photovoltaïque ? (s.d.). Copyright © 2017 Sohu.com Inc. Tous droits réservés. https://www.sohu.com/a/778403289_157504
Les entreprises photovoltaïques rivalisent pour mettre en œuvre la technologie 0BB : est-elle devenue la meilleure solution pour la réduction des coûts et l'amélioration de l'efficacité dans l'industrie ? Eastmoney. (n.d.). https://finance.eastmoney.com/a/202405083070289684.html
Xiao Hu. (s.d.). Zhonglai 0BB - Busbar-Free Cell Technology. Weixin Official Accounts Platform. https://mp.weixin.qq.com/s/j_HRtUbtvzUE-akSn0wf4w
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