Inhalt:
- Einführung
- Die Entstehung der 0 Busbar (0BB) Technologie
- Vorteile der 0 Busbar (0BB) Technologie
- Nachteile der 0 Busbar (0BB) Technologie
- 0 Busbar (0BB) Solarzellenverbindung
- Marktaussichten für die 0 Busbar (0BB) Technologie
Auf dem globalen Photovoltaikmarkt dominieren kristalline Silizium-Solarzellen einen erheblichen Anteil. Da sich die Branche jedoch schnell weiterentwickelt, sind Kostenreduktion und Effizienzsteigerung zu den primären Herausforderungen für diese Zellen geworden. Traditionelle Solarzellen verwenden eine erhebliche Menge an Silberpaste, um Busbars und Finger zu erzeugen, was nicht nur die Kosten erhöht, sondern auch etwas Sonnenlicht blockiert und somit die Stromerzeugungseffizienz einschränkt. Um diese Probleme zu lösen, wurde die 0 Busbar (0BB) Technologie entwickelt. Diese Technologie eliminiert Busbars, reduziert den Einsatz von Silberpaste und vergrößert die Lichtempfangsfläche der Zellen, was die Stromerzeugungseffizienz und die Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikmodulen erheblich verbessert.
Die Entstehung der 0 Busbar (0BB) Technologie
Wenn Sonnenlicht auf eine Photovoltaikzelle trifft, erzeugt es durch den photovoltaischen Effekt Strom. Dieser Strom muss jedoch über Netzleitungen gesammelt und extrahiert werden, um für den menschlichen Gebrauch nutzbar zu sein. Traditionelle Photovoltaikzellen verwenden silberbasierte Netzleitungen, die in Finger und Busbars unterteilt sind. Finger sind dünner, während Busbars dicker sind. Der Strom wird von den Fingern gesammelt, zu den Busbars weitergeleitet und dann über Kupferbänder abgeführt.
Seit der Entwicklung der ersten praktischen monokristallinen Silizium-Solarzelle durch Bell Labs im Jahr 1954 haben sich die Anzahl und Breite der Netzleitungen auf Photovoltaikzellen kontinuierlich weiterentwickelt. Von 2BB (zwei Busbars) zu MBB (Multi-Busbars) und SMBB (Super-Multi-Busbars) hat die Erhöhung der Anzahl der Busbars jede einzelne schmaler gemacht, was Silberpaste spart und die Kosten senkt. Mehr Busbars verkürzen auch den Strompfad in den Fingern, was den Leistungsverlust reduziert und die Stromausbeute erhöht.
Trotz der weit verbreiteten Anwendung von MBB- und SMBB-Technologien in der Branche schlugen einige Forscher einen neuartigen Ansatz vor: das Entfernen der Busbars und das direkte Verbinden der Finger mit den Bändern über Lötpunkte. Dieses Konzept ist das Wesen der 0 Busbar (0BB) Technologie.
Die 0BB-Technologie erhöht die Lichtempfangsfläche der Zellen durch die Eliminierung von Busbars, reduziert den Einsatz von Silberpaste, senkt die Kosten und verbessert die Stromerzeugungseffizienz.
Vorteile der 0 Busbar (0BB) Technologie
1. Leistungssteigerung:
Das Entfernen der Busbars reduziert die Verschattung, wodurch die Leistungsabgabe erhöht wird. Die dichtere Verteilung der Lötstellen in der 0BB-Technologie verkürzt den Strompfad in den Fingern, reduziert den Leistungsverlust und verbessert die Stromerzeugung. Darüber hinaus führt die größere Oberfläche der Photovoltaikzellen, bei Beibehaltung des gängigen Montageformats von bis zu 210 mm Zellgröße, zu einer höheren Leistung eines einzelnen PV-Moduls.
2. Kostensenkung:
Traditionelle Netzlinien bestehen aus Silberpaste, die etwa 35% der nicht-Silizium-Kosten von Photovoltaikzellen ausmacht. Der steigende Silberpreis hat Druck auf die Herstellung von Photovoltaikzellen ausgeübt. Durch das Entfernen der Haupt-Busbar reduziert die 0BB-Technologie die Kosten für Silberpaste und senkt somit die Gesamtkosten von Photovoltaikzellen.
Laut Daten des Silver Institute erreichte die weltweite Nachfrage nach Silber für Photovoltaik im Jahr 2023 6.017 Tonnen, ein Anstieg von 64% gegenüber dem Vorjahr. Im Jahr 2024 wird erwartet, dass die weltweite Nachfrage nach Silber für Photovoltaik um 20% auf 7.217 Tonnen steigen wird. Die anhaltend hohen Silberpreise haben jedoch erhebliche Herausforderungen für die Herstellung von Photovoltaikzellen dargestellt. Die inländischen Silberpreise sind seit Oktober letzten Jahres um über 30% gestiegen.
Durch die Entfernung der Haupt-Busbar kann die 0BB-Technologie die nicht-Silizium-Kosten senken und somit die Gesamtkosten von Photovoltaikzellen reduzieren. Unter den derzeitigen drei technologischen Ansätzen hat HJT (Heterojunction Technology) die höchsten Silberpaste-Kosten und den dringendsten Bedarf an Kostensenkung. Insbesondere betragen die derzeitigen Massenproduktionskosten für Silberpaste bei PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) 0,06 Yuan pro Watt, bei TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) 0,07 Yuan pro Watt, während die Kosten für HJT mit 210er Größe und 15BB Silberpaste so hoch wie 0,15 Yuan pro Watt sind. In der Zukunft wird erwartet, dass die HJT-Silberpaste-Kosten mit der Massenproduktion von 20BB auf 0,12 Yuan pro Watt sinken.
3. Erhöhte Effizienz:
Die 0BB-Technologie verringert den elektrischen Widerstand innerhalb der Solarzelle, was zu einer effizienteren Elektronenbewegung und einer erhöhten Energieumwandlungseffizienz führt. Dies führt zu einer höheren Energieausbeute aus der gleichen Menge Sonnenlicht, wodurch 0BB-Solarzellen produktiver werden.
4. Verbesserte Verschattungsverträglichkeit:
Die Anwesenheit mehrerer dünner Verbindungen in 0BB-Zellen schafft mehrere Pfade für den elektrischen Strom und reduziert das Risiko von Leistungsverlusten aufgrund von teilweiser Verschattung. Dies ist besonders vorteilhaft bei Installationen, bei denen Schatten von Objekten wie Bäumen oder Gebäuden die Leistung beeinträchtigen können.
5. Reduzierte Hotspots:
Die 0BB-Technologie verteilt den elektrischen Strom gleichmäßig über die Zelloberfläche, wodurch die Entstehung von Hotspots aufgrund von hohem Widerstand minimiert wird. Dies hilft, Effizienzverluste und langfristige Degradation der Zelle zu verhindern.
6. Höhere Qualität:
Mit kleineren und zahlreicheren Lötstellen ist die Spannungsverteilung in den Zellen gleichmäßiger, was Zellbruch, Netzleitungsbruch und Mikrorisse reduziert und somit die Produktionsausbeute verbessert. Darüber hinaus ermöglicht die gleichmäßige Spannungsverteilung der 0BB-Technologie die Verwendung dünnerer Siliziumwafer, die laut Experten bis zu 100μm dünn sein können.
Durch die Integration dieser Vorteile verbessert die 0BB-Technologie die Leistung, Haltbarkeit und Effizienz von Photovoltaikmodulen erheblich und positioniert sich als Schlüsselinnovation in der Solarenergiebranche.
Nachteile der 0 Busbar (0BB) Technologie
Trotz ihrer erheblichen Vorteile steht die 0BB-Technologie vor mehreren Herausforderungen, darunter die Sicherstellung der Schweißkonsistenz und Effizienztests. Das drängendste Problem ist die Zuverlässigkeit. Die Finger und Lötstellen bestehen aus einer Kombination von Silber und Glas, was die Struktur locker und instabil macht. Da die Lötbänder aus Kupfer bestehen, machen die unterschiedlichen Eigenschaften von Silber und Kupfer es schwierig, eine feste Schweißnaht zu erzielen, was zu möglichen Ablösungen führen und den normalen Betrieb von Photovoltaikzellen beeinträchtigen kann.
0 Busbar (0BB) Solarzellen-Verbindung
1. Erste Methode: SmartWire-Verbindungstechnologie
Der Kernbestandteil der SmartWire-Verbindungstechnologie ist der Kupferdraht-Verbundfilm. Dieser Film besteht aus einer elektrisch isolierenden, optisch transparenten Schicht, einer Klebstoffschicht auf der Oberfläche des Films und mehreren parallelen Kupferdrähten (Verbindungsbändern), die in die Klebstoffschicht eingebettet sind. Diese Kupferdrähte, die durch den Klebstoff mit dem Film verbunden sind, ragen mit einer Beschichtung aus einer niedrigschmelzenden Legierung heraus.
Während des Laminierungsprozesses verbindet der Kupferdraht-Verbundfilm die Solarzellen in Serie. Der Film wird mit einer Verkapselungsfolie, Rückwand oder Glas überzogen und bildet während des Erwärmungsprozesses eine stabile elektrische Verbindung zwischen den Verbindungsbändern und dem Netz.
Der Kupferdraht-Verbundfilm wird auf die Oberflächen benachbarter Solarzellen laminiert, um eine Serienverbindung zu bilden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Solarzellenverpackungen verwendet diese Methode eine neue Stringermaschine, um den Kupferdraht-Verbundfilm sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite von zwei Zellen zu platzieren, wodurch ihre Serienverbindung ermöglicht wird. Nach der Verbindung werden die Zellen angeordnet und gestapelt. Unter spezifischen Laminierungstemperaturen und -drücken werden die Kupferdrähte und Solarzellen-Netze zusammengepresst, um einen ohmschen Kontakt zu bilden.
2. Zweite Methode: Dispensation
(1) Auftragen: Klebstofftropfen auf die Oberfläche jeder Solarzelle auftragen.
(2) Verbindung: Mehrere Verbindungsbänder gleichmäßig senkrecht zu den Netzlinien auf jeder Solarzelle platzieren.
(3) Fixierung: UV-Licht zur Aushärtung des Klebstoffs verwenden und jedes Verbindungsband mit seiner entsprechenden Solarzelle verbinden, um direkten Kontakt mit den Netzlinien der Oberfläche sicherzustellen.
(4) Laminierung: Die Solarzellenbaugruppe erhitzen und laminieren, um Legierungsverbindungen zwischen den Verbindungsbändern und den Netzlinien zu bilden.
Diese Methode unterscheidet sich in zwei wesentlichen Punkten von der herkömmlichen Verstringung:
(1) Auftragen: Klebstofftropfen verbinden die Verbindungsbänder mit den Solarzellen, ermöglichen die Serienverbindung und fixieren die Bänder für die anschließende Modulverkapselung.
(2) Legierung durch Laminierung: Ohmschen Kontakt während des Laminierungsprozesses herstellen.
Vorteile dieser Methode sind einfache Ausrüstung und hohe Stabilität. Nachteile sind mögliche Schatten bei der EL-Prüfung unter den Verbindungsbändern und unzureichende Bindungsfestigkeit zwischen den Bändern und den Solarzellen.
3. Dritte Methode: Löt-Dispensation
(1) Löten: Infrarotheizung verwenden, um die Oberfläche des Lötbandes zu schmelzen und eine vorläufige Verbindung mit der Solarzellenoberfläche und den Netzlinien herzustellen.
(2) Auftragen: Klebstofftropfen an festgelegten Stellen auf der gelöteten Solarzellen-Band-Baugruppe auftragen. Die Anzahl der Klebstofftropfen wird sorgfältig kontrolliert, um die Komplexität des Prozesses und die Anforderungen an die Bindungsfestigkeit auszubalancieren. Typischerweise werden 3-8 Reihen von Klebstofftropfen angewendet, basierend auf Schattenfläche und mechanischen Leistungsanforderungen.
(3) Aushärtung: Die Klebstofftropfen auf der Vorderseite des gelöteten Zellstrings verfestigen. Den Zellstring zur nächsten Station transferieren, unter kontrollierten Temperaturbedingungen umdrehen und Klebstofftropfen auf der Rückseite auftragen und aushärten, um den finalen Zellstring zu bilden.
Im Vergleich zur Klebebindung beinhaltet diese Methode einen vorläufigen Lötvorgang, gefolgt von einer Klebstoffanwendung zur Verstärkung. Die initiale Verbindung zwischen dem Lötband und den Netzlinien wird durch Infrarotheizung hergestellt. Danach wird Klebstoff aufgetragen und ausgehärtet, um die Stabilität der Verbindung zwischen Lötband und Solarzelle zu erhöhen.
Vorteile dieser Methode sind eine starke Verbindung zwischen Lötband und Solarzelle, wodurch das Risiko einer Bandablösung reduziert wird. Nachteile sind jedoch das Risiko eines Netzbruchs während des Lötvorgangs und die hohe Präzisionsanforderung im Dispensionsprozess, was die Methode herausfordernd und relativ langsam macht.
Durch die Implementierung der 0BB-Technologie in HJT-Solarzellen kann die Photovoltaikindustrie erhebliche Kosteneinsparungen und Effizienzsteigerungen erzielen und somit die Zukunft der Solarenergie-Innovation vorantreiben.
Marktaussichten für die 0 Busbar (0BB) Technologie
Obwohl herausfordernd, könnte die Beherrschung der 0BB-Technologie die Kosten erheblich senken, die Effizienz steigern und die Qualität von Photovoltaikzellen verbessern und somit Unternehmen einen technologischen Vorteil verschaffen. Die Begeisterung für die 0BB-Technologie ist bei verschiedenen Unternehmen hoch.
JinkoSolar: JinkoSolar hat die neuesten Fortschritte in der 0BB-Technologie gemacht, die Entwicklung und Pilottests abgeschlossen und mit der Anwendung in einer Kleinserienproduktionslinie begonnen. Das Unternehmen erwartet, etwa 10% der Silberpaste mit der 0BB-Technologie einzusparen. Derzeit beträgt der Verbrauch von Silberpaste über 90 Milligramm, aber es wird erwartet, dass er in Zukunft auf 80 Milligramm sinkt. Das Unternehmen prognostiziert, dass die Effizienz der regulären Produktionslinienzellen bis Ende 2024 über 26,5% erreichen könnte, wobei die besten Produktionslinien 26,6-26,7% erreichen könnten.
Canadian Solar: Nach mehr als einem Jahr intensiver Forschung hat Canadian Solar die Vor- und Nachteile verschiedener 0BB-Technologielösungen verglichen und den für sie am besten geeigneten Ansatz identifiziert. Das Unternehmen ist der Ansicht, dass die 0BB-Technologie mit der weiteren Entwicklung der Photovoltaiktechnologie und den Änderungen der Marktnachfrage voraussichtlich zum Mainstream in der Photovoltaikindustrie wird.
Risen Energy: Im Jahr 2023 nutzte Risen Energy seine eigene 0BB-Zelltechnologie, 210er Ultradünnwafer-Technologie, reinen Silberverbrauch von weniger als 7mg/W und stressfreie Zellverbindungstechnologie, um einen nahtlosen Produktionsprozess von Heterojunction-Siliziumwafern zu Zellen und Modulen zu etablieren. Dieser Erfolg machte es zum ersten Unternehmen in der Branche, das eine großangelegte Produktion von Heterojunction-Zellen und -Modulen erreichte.
Aiko Solar: Durch die Kombination der 0BB-Technologie mit der hohen Umwandlungseffizienz von ABC erwartet Aiko Solar, die Leistung seiner ABC-Serie Produkte um 5W zu steigern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Anwendung und Entwicklung der 0BB-Technologie auf dem Markt schnell voranschreitet. Viele Unternehmen investieren in Forschung und Versuchserzeugung, und die großangelegte Produktion wird in den kommenden Jahren erwartet. Dies wird die Kosten von Photovoltaikmodulen erheblich senken, die Stromerzeugungseffizienz verbessern und die Entwicklung der Photovoltaikindustrie weiter vorantreiben.
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Was ist die 0BB, von der alle in der Photovoltaikbranche sprechen?_Technology_Cells_Number. (n.d.). Copyright © 2017 Sohu.com Inc. All Rights Reserved. https://www.sohu.com/a/778403289_157504
Photovoltaikunternehmen konkurrieren um die Einführung der 0BB-Technologie: Ist sie die beste Lösung zur Kostensenkung und Effizienzsteigerung in der Branche? _ Eastmoney. (n.d.). https://finance.eastmoney.com/a/202405083070289684.html
Xiao Hu. (n.d.). Zhonglai 0BB - Stromschienenfreie Zelltechnologie. Weixin Official Accounts Platform. https://mp.weixin.qq.com/s/j_HRtUbtvzUE-akSn0wf4w
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