Introducción
En el mercado fotovoltaico global, las celdas solares de silicio cristalino dominan una parte sustancial. Sin embargo, a medida que la industria evoluciona rápidamente, la reducción de costos y la mejora de la eficiencia se han convertido en desafíos principales para estas celdas. Las celdas solares tradicionales utilizan una cantidad significativa de pasta de plata para crear barras colectoras y dedos, lo que no solo aumenta los costos, sino que también bloquea parte de la luz solar, limitando la eficiencia de generación de energía. Para abordar estos problemas, se desarrolló la tecnología sin barras colectoras (0BB). Esta tecnología elimina las barras colectoras, reduce el uso de pasta de plata y aumenta el área de recepción de luz de las celdas, mejorando significativamente la eficiencia de generación de energía y la viabilidad económica de los módulos fotovoltaicos.
Contenido:
- Introducción
- El nacimiento de la tecnología sin barras colectoras (0BB)
- Ventajas de la tecnología sin barras colectoras (0BB)
- Desventajas de la tecnología sin barras colectoras (0BB)
- Interconexión de celdas solares sin barras colectoras (0BB)
- Perspectivas de mercado para la tecnología sin barras colectoras (0BB)
El nacimiento de la tecnología sin barras colectoras (0BB)
Cuando la luz solar incide en una celda fotovoltaica, genera electricidad a través del efecto fotovoltaico. Sin embargo, esta electricidad necesita ser recolectada y extraída mediante líneas de rejilla para su uso humano. Las celdas fotovoltaicas tradicionales utilizan líneas de rejilla a base de plata, divididas en dedos y barras colectoras. Los dedos son más delgados, mientras que las barras colectoras son más gruesas. La electricidad es recolectada por los dedos, transferida a las barras colectoras y luego conducida hacia afuera a través de cintas de cobre.
Desde que Bell Labs desarrolló la primera celda solar de silicio monocristalino práctica en 1954, el número y el ancho de las líneas de rejilla en las celdas fotovoltaicas han evolucionado continuamente. Desde 2BB (dos barras colectoras) hasta MBB (multi-barras colectoras) y SMBB (super multi-barras colectoras), el aumento del número de barras colectoras ha hecho que cada barra colectora sea más estrecha, ahorrando en pasta de plata y reduciendo costos. Más barras colectoras también acortan la ruta de la corriente en los dedos, reduciendo la pérdida de energía y aumentando la producción de energía.
A pesar de la aplicación generalizada de las tecnologías MBB y SMBB en la industria, algunos investigadores propusieron un enfoque novedoso: eliminar las barras colectoras y conectar directamente los dedos a las cintas mediante puntos de soldadura. Este concepto es la esencia de la tecnología sin barras colectoras (0BB).
La tecnología 0BB mejora el área de recepción de luz de las celdas al eliminar las barras colectoras, reduciendo el uso de pasta de plata, disminuyendo los costos y mejorando la eficiencia de generación de energía.
Ventajas de la Tecnología de Celda Solar sin Barras Colectoras (0BB)
1. Aumento de Potencia:
Eliminar las barras colectoras reduce el sombreado, aumentando así la producción de energía. La distribución más densa de puntos de soldadura en la tecnología 0BB acorta el camino de la corriente en los dedos, reduciendo pérdidas de potencia y mejorando la generación de energía. Además, el mayor área superficial de las celdas fotovoltaicas, manteniendo el tamaño estándar de montaje de hasta 210 mm, resulta en una mayor producción de energía desde un solo panel PV.
2. Reducción de Costos:
Las líneas de rejilla tradicionales están hechas de pasta de plata, que representa aproximadamente el 35% del costo no de silicio de las celdas fotovoltaicas. El aumento del precio de la plata ha presionado la fabricación de células fotovoltaicas. Al eliminar la barra colectora principal, la tecnología 0BB reduce el costo de la pasta de plata, disminuyendo así el costo total de las células fotovoltaicas.
Según datos del Instituto de la Plata, la demanda global de plata fotovoltaica alcanzó las 6,017 toneladas en 2023, un aumento interanual del 64%. Se espera que en 2024, la demanda global de plata fotovoltaica aumente un 20% hasta alcanzar las 7,217 toneladas. Sin embargo, los persistentemente altos precios de la plata han planteado desafíos significativos a la industria de fabricación de células fotovoltaicas.
La tecnología 0BB, al eliminar la barra colectora principal, puede reducir los costos no de silicio, reduciendo así el costo total de las células fotovoltaicas.
3. Mejora de la Eficiencia:
La tecnología 0BB reduce la resistencia eléctrica dentro de la célula solar, lo que resulta en un movimiento de electrones más eficiente y un aumento en la eficiencia de conversión de energía. Esto lleva a una mayor producción de energía a partir de la misma cantidad de luz solar, haciendo que las células solares 0BB sean más productivas.
4. Mejora de la Tolerancia al Sombreado:
La presencia de múltiples conexiones delgadas en las células 0BB crea múltiples caminos para la corriente eléctrica, reduciendo el riesgo de pérdida de potencia debido al sombreado parcial. Esto es particularmente ventajoso en instalaciones donde el sombreado de objetos como árboles o edificios puede afectar el rendimiento.
5. Reducción de Puntos Calientes:
La tecnología 0BB distribuye uniformemente la corriente eléctrica sobre la superficie de la célula, minimizando la aparición de puntos calientes causados por alta resistencia. Esto ayuda a prevenir la disminución de la eficiencia y la degradación a largo plazo de la célula.
6. Mayor Calidad:
Con puntos de soldadura más pequeños y numerosos, la distribución de estrés en las células es más uniforme, reduciendo la rotura de células, rotura de líneas de rejilla y microfisuras, mejorando así el rendimiento de producción. Además, la distribución uniforme del estrés permite a la tecnología 0BB utilizar obleas de silicio más delgadas, que pueden tener hasta 100 μm según los expertos.
Al aprovechar estas ventajas, la tecnología 0BB mejora significativamente el rendimiento, la durabilidad y la eficiencia de los módulos fotovoltaicos, posicionándose como un avance clave en la industria de la energía solar.
Desventajas de la Tecnología de Celda Solar sin Barras Colectoras (0BB)
A pesar de sus significativas ventajas, la tecnología 0BB enfrenta varios desafíos, incluyendo la consistencia en la soldadura y las pruebas de eficiencia. El problema más apremiante es la fiabilidad. Los dedos y los puntos de soldadura son una combinación de plata y vidrio, lo que hace que la estructura sea floja e inestable. Dado que las cintas de soldadura están hechas de cobre, las diferentes propiedades de la plata y el cobre dificultan lograr una soldadura sólida, lo que puede provocar desprendimientos y afectar el funcionamiento normal de las células fotovoltaicas.
Interconexión de Celdas Solares sin Barras Colectoras (0BB)
1. Primer Método: Tecnología de Conexión SmartWire
La tecnología de conexión SmartWire utiliza una película compuesta de alambre de cobre. Esta película está compuesta por una capa eléctricamente aislante y ópticamente transparente, una capa adhesiva en la superficie de la película y múltiples alambres de cobre paralelos (cintas de conexiones) incrustados dentro de la capa adhesiva. Estos alambres de cobre, recubiertos con una aleación de bajo punto de fusión, se adhieren a la película durante el proceso de laminación.
Durante el proceso de laminación, la película compuesta de alambre de cobre conecta las células solares en serie. La película se superpone con una película de encapsulación, lámina posterior o vidrio, creando una conexión eléctrica estable entre las cintas de conexiones y la rejilla durante el proceso de calentamiento.
2. Segundo Método: Dispensación
(1)Dispensación: Aplicación de gotas de adhesivo en la superficie de cada célula solar.
(2)Conexión: Espaciado uniforme de múltiples cintas de conexiones perpendiculares a las líneas de rejilla en cada célula solar.
(3)Fijación: Uso de luz UV para curar el adhesivo, asegurando que cada cinta de conexión se conecte directamente con las líneas de rejilla superficiales.
(4)Laminación: Calentamiento y laminado del ensamblaje de células solares para formar conexiones de aleación entre las cintas de conexiones y las líneas de rejilla.
Este método difiere del encordado tradicional en dos aspectos principales: la dispensación de gotas de adhesivo que unen las cintas de conexiones a las células solares, permitiendo la conexión en serie y la inmovilización de las cintas para el encapsulamiento del módulo posterior, y la aleación a través de la laminación para lograr el contacto óhmico.
3. Tercer Método: Dispensación de Soldadura
(1)Soldadura: Uso de calor infrarrojo para fundir la superficie de la cinta de soldadura, creando una conexión preliminar con la superficie de la célula solar y las líneas de rejilla.
(2)Dispensación: Aplicación de gotas de adhesivo en ubicaciones específicas en el conjunto soldado célula-cinta. El número de gotas de adhesivo se controla cuidadosamente para equilibrar la complejidad del proceso y los requisitos de resistencia mecánica.
(3)Curado: Solidificación de las gotas de adhesivo en el lado frontal del conjunto de células soldadas. Transferencia del conjunto de células a la siguiente estación, volteándolo bajo condiciones de temperatura controladas y aplicando y curando gotas de adhesivo en el lado posterior, formando el conjunto final de células.
En comparación con la unión adhesiva, este método implica un paso preliminar de soldadura seguido de la aplicación de adhesivo para refuerzo. La conexión inicial entre la cinta de soldadura y las líneas de rejilla se establece mediante calor infrarrojo. Luego, se aplica y cura el adhesivo para mejorar la estabilidad de la conexión célula-cinta de soldadura.
Al implementar la tecnología 0BB en células solares HJT, la industria fotovoltaica puede lograr reducciones significativas de costos y mejoras en la eficiencia, impulsando así el futuro de la innovación en energía solar.
Perspectivas de Mercado para la Tecnología de Celda Solar sin Barras Colectoras (0BB)
Aunque presenta desafíos, dominar la tecnología 0BB podría reducir significativamente los costos, mejorar la eficiencia y aumentar la calidad en las células fotovoltaicas, otorgando así a las empresas una ventaja tecnológica. El entusiasmo por la tecnología 0BB es alto entre diversas empresas.
JinkoSolar: JinkoSolar ha avanzado en la tecnología 0BB, completando el desarrollo y las pruebas piloto, y ha comenzado a aplicarla en una línea de producción a pequeña escala. Se espera que la empresa ahorre aproximadamente un 10% de pasta de plata utilizando la tecnología 0BB. Actualmente, el consumo de pasta de plata supera los 90 miligramos, pero se anticipa que disminuirá a 80 miligramos en el futuro. JinkoSolar proyecta que para finales de 2024, la eficiencia de las células de líneas de producción regulares podría alcanzar más del 26.5%, con las mejores líneas de producción logrando entre 26.6% y 26.7%.
Canadian Solar: Después de más de un año de investigación dedicada, Canadian Solar ha comparado los pros y los contras de varias soluciones tecnológicas 0BB y ha identificado el enfoque más adecuado para ellos. La empresa cree que a medida que la tecnología fotovoltaica continúa evolucionando y cambia la demanda del mercado, es probable que la tecnología 0BB se convierta en predominante en la industria fotovoltaica.
Risen Energy: En 2023, Risen Energy utilizó su tecnología de células 0BB propietaria, tecnología de obleas ultradelgadas de 210 mm, uso de plata pura de menos de 7 mg/W, y tecnología de interconexión de células sin estrés para establecer un proceso de producción integral desde las obleas de silicio de heterounión hasta las células y módulos. Este logro hizo que fuera la primera empresa en la industria en lograr la producción a gran escala de células y módulos de heterounión.
Aiko Solar: Combinando la tecnología 0BB con la alta eficiencia de conversión de ABC, Aiko Solar espera aumentar la potencia de sus productos de la serie ABC en 5W.
En resumen, la aplicación y el desarrollo de la tecnología 0BB en el mercado están avanzando rápidamente. Muchas empresas están invirtiendo en investigación y producción de prueba, y se espera que la producción a gran escala se realice en los próximos años. Esto reducirá significativamente el costo de los módulos fotovoltaicos, mejorará la eficiencia de generación de energía y impulsará aún más el desarrollo de la industria fotovoltaica.
Referencia：
0BB (Busbar-Free) Aids in the Cost Reduction Process of Photovoltaics_Technology_Equipment_Solutions. (s.f.). Copyright © 2017 Sohu.com Inc. Todos los derechos reservados. https://www.sohu.com/a/668618791_121123896
Qué es el 0BB del que habla todo el mundo en el sector fotovoltaico_Technology_Cells_Number. (s.f.). Copyright © 2017 Sohu.com Inc. Todos los derechos reservados. https://www.sohu.com/a/778403289_157504
Las empresas fotovoltaicas compiten por implantar la tecnología 0BB: ¿Se ha convertido en la mejor solución para reducir costes y mejorar la eficiencia del sector? Eastmoney. (n.d.). https://finance.eastmoney.com/a/202405083070289684.html
Xiao Hu. (s.f.). Zhonglai 0BB - Busbar-Free Cell Technology. Plataforma de cuentas oficiales Weixin. https://mp.weixin.qq.com/s/j_HRtUbtvzUE-akSn0wf4w
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