Introdução
No mercado fotovoltaico global, as células solares de silício cristalino dominam uma parcela substancial. No entanto, à medida que a indústria evolui rapidamente, reduzir custos e melhorar a eficiência tornaram-se os principais desafios para essas células. As células solares tradicionais usam uma quantidade significativa de pasta de prata para criar barramentos e dedos, o que não só aumenta os custos, mas também bloqueia parte da luz solar, limitando a eficiência da geração de energia. Para resolver esses problemas, foi desenvolvida a tecnologia 0 Busbar (0BB). Esta tecnologia elimina os barramentos, reduz o uso de pasta de prata e aumenta a área de captação de luz das células, melhorando significativamente a eficiência da geração de energia e a viabilidade econômica dos módulos fotovoltaicos.
Conteúdo:
- Introdução
- O Nascimento da Tecnologia 0 Busbar (0BB)
- Vantagens da Tecnologia 0 Busbar (0BB)
- Desvantagens da Tecnologia 0 Busbar (0BB)
- Interconexão das Células Solares 0 Busbar (0BB)
- Perspectivas de Mercado para a Tecnologia 0 Busbar (0BB)
O Nascimento da Tecnologia 0 Busbar (0BB)
Quando a luz solar atinge uma célula fotovoltaica, ela gera eletricidade através do efeito fotovoltaico. No entanto, essa eletricidade precisa ser coletada e extraída por meio de linhas de grade para ser usada pelos humanos. As células fotovoltaicas tradicionais usam linhas de grade à base de prata, divididas em dedos e barramentos. Os dedos são mais finos, enquanto os barramentos são mais grossos. A eletricidade é coletada pelos dedos, transferida para os barramentos e, em seguida, conduzida para fora através de fitas de cobre.
Desde que a primeira célula solar de silício monocristalino prática foi desenvolvida pelos Laboratórios Bell em 1954, o número e a largura das linhas de grade nas células fotovoltaicas evoluíram continuamente. De 2BB (dois barramentos) a MBB (multi-barramentos) e SMBB (super multi-barramentos), aumentar o número de barramentos tornou cada barramento mais estreito, economizando pasta de prata e reduzindo custos. Mais barramentos também encurtam o caminho da corrente nos dedos, reduzindo a perda de energia e aumentando a produção de energia.
Apesar da aplicação generalizada das tecnologias MBB e SMBB na indústria, alguns pesquisadores propuseram uma abordagem inovadora: remover os barramentos e conectar diretamente os dedos às fitas por meio de pontos de solda. Este conceito é a essência da tecnologia 0 Busbar (0BB).
A tecnologia 0BB melhora a área de captação de luz das células ao eliminar os barramentos, reduzindo o uso de pasta de prata, diminuindo os custos e melhorando a eficiência da geração de energia.
Vantagens da Tecnologia 0 Busbar (0BB)
1. Aumento de Potência:
A remoção dos barramentos reduz a sombra, aumentando assim a saída de potência. A distribuição mais densa de pontos de solda na tecnologia 0BB encurta o caminho da corrente nos dedos, reduzindo a perda de energia e melhorando a geração de energia. Além disso, a maior área de superfície nas células fotovoltaicas, mantendo o padrão popular de montagem de até 210 mm de tamanho de célula, resulta em maior produção de energia de um único painel fotovoltaico.
2. Redução de Custos:
As linhas de grade tradicionais são feitas de pasta de prata, que representam aproximadamente 35% do custo não-silício das células fotovoltaicas. O aumento do preço da prata tem exercido pressão sobre a fabricação de células fotovoltaicas. Ao eliminar o barramento principal, a tecnologia 0BB reduz o custo da pasta de prata, diminuindo assim o custo total das células fotovoltaicas.
De acordo com dados do Instituto da Prata, a demanda global por prata fotovoltaica atingiu 6.017 toneladas em 2023, um aumento de 64% em relação ao ano anterior. Em 2024, a demanda global por prata fotovoltaica deve aumentar 20% para 7.217 toneladas. No entanto, os preços elevados da prata têm representado desafios significativos para a indústria de fabricação de células fotovoltaicas. Os preços domésticos da prata aumentaram mais de 30% desde outubro do ano passado.
A tecnologia 0BB, ao remover o barramento principal, pode reduzir os custos não-silício, diminuindo assim o custo total das células fotovoltaicas. Entre as três rotas tecnológicas atuais, a HJT (Tecnologia de Heterojunção) tem o custo mais alto de pasta de prata e a necessidade mais urgente de redução de custos. Especificamente, o custo atual de pasta de prata do PERC (Célula de Emissor Passivado e Traseiro) é de 0,06 yuan por watt, o custo de pasta de prata do TOPCon (Contato Passivado de Óxido de Túnel) é de 0,07 yuan por watt, enquanto o custo da HJT com pasta de prata 15BB de tamanho 210 é de até 0,15 yuan por watt. No futuro, com a produção em massa de 20BB, espera-se que o custo da pasta de prata da HJT diminua para 0,12 yuan por watt.
Após a adoção da tecnologia 0BB, o custo da pasta de prata para PERC pode ser reduzido para 0,03 yuan por watt, para TOPCon para 0,01 yuan por watt e para HJT para 0,04-0,06 yuan por watt. Além disso, se a tecnologia 0BB for combinada com 30% de pasta de cobre revestida de prata, espera-se que o custo final da pasta de prata para HJT caia para 0,03-0,04 yuan por watt.
3. Eficiência Melhorada:
A tecnologia 0BB diminui a resistência elétrica dentro da célula solar, resultando em um movimento de elétrons mais eficiente e um aumento na eficiência de conversão de energia. Isso leva a uma maior produção de energia a partir da mesma quantidade de luz solar, tornando as células solares 0BB mais produtivas.
4. Tolerância a Sombreamento Melhorada:
A presença de múltiplas conexões finas nas células 0BB cria vários caminhos para a corrente elétrica, reduzindo o risco de perda de energia devido ao sombreamento parcial. Isso é particularmente vantajoso em instalações onde o sombreamento de objetos como árvores ou edifícios pode afetar o desempenho.
5. Redução de Pontos Quentes:
A tecnologia 0BB distribui uniformemente a corrente elétrica sobre a superfície da célula, minimizando a ocorrência de pontos quentes causados por alta resistência. Isso ajuda a prevenir quedas de eficiência e a degradação a longo prazo da célula.
6. Maior Qualidade:
Com pontos de solda menores e mais numerosos, a distribuição de estresse nas células é mais uniforme, reduzindo a quebra das células, a quebra das linhas de grade e as microfissuras, melhorando assim o rendimento da produção. Além disso, a distribuição uniforme do estresse permite que a tecnologia 0BB use lâminas de silício mais finas, que podem ter até 100μm de espessura, segundo especialistas.
Ao incorporar essas vantagens, a tecnologia 0BB melhora significativamente o desempenho, a durabilidade e a eficiência dos módulos fotovoltaicos, posicionando-se como um avanço chave na indústria de energia solar.
Desvantagens da Tecnologia 0 Busbar (0BB)
Apesar das suas vantagens significativas, a tecnologia 0BB ainda enfrenta vários desafios, incluindo garantir a consistência da soldagem e a testagem da eficiência. A questão mais urgente é a confiabilidade. Os dedos e pontos de solda são uma combinação de prata e vidro, tornando a estrutura frouxa e instável. Como as fitas de solda são feitas de cobre, as propriedades diferentes da prata e do cobre tornam difícil alcançar uma soldagem sólida, levando a possíveis descolamentos e afetando a operação normal das células fotovoltaicas.
Interconexão das Células Solares 0 Busbar (0BB)
1. Primeiro Método: Tecnologia de Conexão SmartWire
O componente principal da Tecnologia de Conexão SmartWire é o filme composto de fio de cobre. Este filme é composto de uma camada eletricamente isolante, opticamente transparente, uma camada adesiva na superfície do filme e múltiplos fios de cobre paralelos (fitas de tabulação) embutidos na camada adesiva. Esses fios de cobre, fixados ao filme através do adesivo, são revestidos com uma liga de baixo ponto de fusão.
Durante o processo de laminação, o filme composto de fio de cobre conecta as células solares em série. O filme é sobreposto com um filme de encapsulamento, folha posterior ou vidro, criando uma conexão elétrica estável entre as fitas de tabulação e a grade durante o processo de aquecimento.
O filme composto de fio de cobre é laminado nas superfícies das células solares adjacentes para formar uma conexão em série. Ao contrário da embalagem convencional de células solares, este método usa uma nova máquina de stringer para colocar o filme composto de fio de cobre nas superfícies frontal e traseira de duas células, permitindo sua conexão em série. Uma vez interconectadas, as células são arranjadas e empilhadas. Sob temperaturas e pressões específicas de laminação, os fios de cobre e as grades das células solares são pressionados juntos para formar um contato ôhmico.
2. Segundo Método: Dispensa
(1)Dispensa: Aplicar gotas de adesivo na superfície de cada célula solar.
(2)Tabulação: Espaçar uniformemente várias fitas de tabulação perpendicularmente às linhas de grade de cada célula solar.
(3)Fixação: Usar luz UV para curar o adesivo, ligando cada fita de tabulação à sua célula solar correspondente, garantindo contato direto com as linhas de grade da superfície.
(4)Laminação: Aquecer e laminar o conjunto de células solares para formar conexões de liga entre as fitas de tabulação e as linhas de grade.
Este método difere da stringing tradicional de duas maneiras principais:
(1)Dispensa: Gotas de adesivo ligam as fitas de tabulação às células solares, permitindo a conexão em série e a imobilização das fitas para a encapsulação subsequente do módulo.
(2)Alojação através de Laminação: Alcança contato ôhmico durante o processo de laminação.
Vantagens deste método incluem equipamentos simples e alta estabilidade. No entanto, sombras potenciais durante os testes EL sob as fitas de tabulação e força de ligação insuficiente entre as fitas e as células solares são desvantagens.
3. Terceiro Método: Soldagem com Dispensa
(1)Soldagem: Usar aquecimento infravermelho para derreter a superfície da fita de solda, criando uma conexão preliminar com a superfície da célula solar e as linhas de grade.
(2)Dispensa: Aplicar gotas de adesivo em locais específicos na montagem célula-fita de solda soldada. O número de gotas de adesivo é cuidadosamente controlado para equilibrar a complexidade do processo e os requisitos de força de ligação. Normalmente, aplicam-se 3-8 fileiras de gotas de adesivo com base na área de sombreamento e nas necessidades de desempenho mecânico.
(3)Cura:
Solidificar as gotas de adesivo no lado frontal da string de células soldadas. Transferir a string de células para a próxima estação, virá-la sob condições de temperatura controlada, aplicar e curar gotas de adesivo no lado traseiro, formando a string de células final.
Comparado à ligação adesiva, este método envolve uma etapa preliminar de soldagem seguida pela aplicação de adesivo para reforço. A conexão inicial entre a fita de solda e as linhas de grade é estabelecida através de aquecimento infravermelho. Em seguida, o adesivo é aplicado e curado para aumentar a estabilidade da conexão fita-célula solar.
Vantagens deste método incluem uma forte ligação entre a fita de solda e a célula solar, reduzindo o risco de descolamento da fita. No entanto, existe o risco de quebra da grade durante a soldagem, e o processo de dispensa requer alta precisão, tornando-o desafiador e relativamente lento.
Ao implementar a tecnologia 0BB em células solares HJT, a indústria fotovoltaica pode alcançar reduções significativas de custos e melhorias de eficiência, impulsionando o futuro da inovação em energia solar.
Perspectivas de Mercado para a Tecnologia 0 Busbar (0BB)
Embora desafiadora, dominar a tecnologia 0BB pode reduzir significativamente os custos, melhorar a eficiência e aumentar a qualidade das células fotovoltaicas, proporcionando uma vantagem tecnológica para as empresas. O entusiasmo pela tecnologia 0BB é alto entre várias empresas.
JinkoSolar:
A JinkoSolar fez progressos significativos na tecnologia 0BB, completando o desenvolvimento e os testes piloto, e começou a aplicá-la em uma linha de produção em pequena escala. A empresa espera economizar aproximadamente 10% da pasta de prata usando a tecnologia 0BB. Atualmente, o consumo de pasta de prata é superior a 90 miligramas, mas espera-se que caia para 80 miligramas no futuro. A empresa projeta que, até o final de 2024, a eficiência das células das linhas de produção regulares pode alcançar mais de 26,5%, com as melhores linhas de produção atingindo 26,6-26,7%.
Canadian Solar:
Após mais de um ano de pesquisa dedicada, a Canadian Solar comparou os prós e contras de várias soluções de tecnologia 0BB e identificou a abordagem mais adequada para eles. A empresa acredita que, à medida que a tecnologia fotovoltaica continua a evoluir e a demanda do mercado muda, a tecnologia 0BB provavelmente se tornará dominante na indústria fotovoltaica.
Risen Energy:
Em 2023, a Risen Energy utilizou sua tecnologia proprietária de células 0BB, tecnologia de wafers ultrafinos de 210 mm, uso de prata pura de menos de 7 mg/W e tecnologia de interconexão de células sem estresse para estabelecer um processo de produção contínuo, desde wafers de silício de heterojunção até células e módulos. Esse feito fez da Risen Energy a primeira empresa da indústria a alcançar a produção em larga escala de células e módulos de heterojunção.
Aiko Solar:
Combinando a tecnologia 0BB com a alta eficiência de conversão da ABC, a Aiko Solar espera aumentar a potência de seus produtos da série ABC em 5W.
Em resumo, a aplicação e o desenvolvimento da tecnologia 0BB no mercado estão avançando rapidamente. Muitas empresas estão investindo em pesquisa e produção experimental, e espera-se que a produção em larga escala seja realizada nos próximos anos. Isso reduzirá significativamente o custo dos módulos fotovoltaicos, melhorará a eficiência da geração de energia e impulsionará ainda mais o desenvolvimento da indústria fotovoltaica.
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Referência：
0BB (Busbar-Free) Auxilia no Processo de Redução de Custos da Energia Fotovoltaica_Technology_Equipment_Solutions. (n.d.). Direitos de autor © 2017 Sohu.com Inc. Todos os direitos reservados. https://www.sohu.com/a/668618791_121123896
O que é o 0BB de que todos na indústria fotovoltaica estão a falar?_Technology_Cells_Number. (n.d.). Direitos de autor © 2017 Sohu.com Inc. Todos os direitos reservados. https://www.sohu.com/a/778403289_157504
As empresas fotovoltaicas competem para implementar a tecnologia 0BB: Será que ela se tornou a melhor solução para a redução de custos e melhoria da eficiência na indústria? _ Eastmoney. (n.d.). https://finance.eastmoney.com/a/202405083070289684.html
Xiao Hu. (n.d.). Zhonglai 0BB - Tecnologia de células sem barramento. Plataforma de contas oficiais da Weixin. https://mp.weixin.qq.com/s/j_HRtUbtvzUE-akSn0wf4w
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