0BB(버스바 없는 기술)는 기존 태양 전지의 전극 설계를 최적화하는 것을 목표로 하는 태양광 전지 분야의 혁신입니다. 기존 태양 전지는 일반적으로 버스바(굵은 전선)와 서브그리드(얇은 전선)를 사용하여 전류를 수집하는 반면, 0BB 기술은 버스바를 완전히 제거하고 더 조밀한 서브그리드 구조만 유지하여 저항 손실과 차광 면적을 줄입니다.

핵심 장점

더 높은 변환 효율: 버스바를 제거하면 셀 표면의 음영이 줄어들고 효과적인 광 수신 면적이 증가합니다. 동시에 저항 손실이 줄어들고 전류 출력 효율이 향상됩니다.

낮은 은 페이스트 소비량: 버스바는 일반적으로 많은 양의 은 페이스트가 필요합니다. 0BB 기술은 은 페이스트 사용량을 약 30% 줄여 재료 비용을 크게 절감할 수 있습니다(은 페이스트는 셀 비용의 약 10~15%를 차지합니다).

신뢰성 향상: 용접 지점이 줄어들어 셀 균열 위험이 감소하고 구성 요소의 장기 안정성이 향상됩니다.

강력한 호환성: 0BB는 다른 고효율 기술(예: 헤테로접합 HJT, TOPCon, BC)과 결합하여 기술적 이점을 더욱 확대할 수 있습니다.

두 개의 0BB 기술 프로세스 흐름

0BB기술 용접형 생산공정 용접형

0BB : 고온(230°C) 단시간(<2초) 용접하여 태양과 접촉하는 용접 스트립을 형성합니다.

통합 필름 커버(IFC) 0BB 기술의 생산 공정

IFC 0BB: 캐리어 필름(사전 경화 필름)을 사용하여 솔더 테이프를 낮은 온도(140~150°C)에서 눌러 적층을 통해 오믹 접촉을 형성합니다.

두 가지 0BB 기술의 주요 소재

셀 설계: 두 가지 0BB 셀 설계 모두 효율적인 전력 출력을 유지하면서 은 사용량을 줄이도록 설계되었습니다. IFC 기술은 은 소비량 측면에서 더 큰 이점을 보여줍니다.

솔더링 테이프 소재: 저융점 솔더의 선택은 용접 공정 및 부품 성능에 매우 중요합니다. 다양한 솔더의 녹는점과 조성은 용접 테이프와 셀 사이의 합금 반응에 영향을 미칩니다.

포장재: 포장 구조 설계 및 재료 선정은 부품의 광학 성능과 내구성에 직접적인 영향을 미칩니다. IFC 기술은 추가적인 캐리어 필름 층을 통해 저온 용접을 구현하여 열 손상 위험을 줄입니다.

전기 성능 분석

접촉 저항

두 가지 0BB 기술의 접촉 저항 테스트 결과 및 분석

시험 목적: 접촉 저항은 태양광 모듈의 직렬 저항(Rs)과 전력 손실에 직접적인 영향을 미칩니다. 접촉 저항이 낮을수록 모듈 효율이 높아집니다.

시험 방법: 프로브를 사용하여 용접 리본과 셀의 핑거 전극 사이의 저항을 측정합니다. 핑거 전극의 저항(Rfig)은 선형 피팅을 통해 계산하고, 접촉 저항(Rcon)은 공식을 사용하여 계산합니다. 시험 결과:

IFC 기술: 접촉 저항(Rcon)이 낮아 평균값이 161mΩ(전면), 444mΩ(후면)으로 용접 기술보다 낮습니다.

용접 기술: 접촉 저항이 높은데, 이는 주로 용접 시 고정된 압력에만 의존하기 때문이며, 이로 인해 접촉이 불완전해질 수 있습니다.

솔더 리본과 태양 전지 사이의 접촉 저항의 개략도

접촉 저항이 부품 전력 손실에 미치는 영향은 이론적 계산을 통해 평가되며, 계산 공식은 다음과 같습니다.

IFC 기술과 용접 기술 간의 접촉 저항 차이로 인해 전력 손실 차이(ΔPloss)가 2.89W로 나타났습니다. 충전율(FF) 차이(ΔFF)는 0.33%였습니다.

구성 요소 전원 테스트

IFC 기술의 모듈 전력(Pmax)은 용접 기술보다 3.55W 더 높습니다. 이는 주로 접촉 저항이 낮고 충전율(FF)이 더 높기 때문입니다.

두 기술의 개방 회로 전압(Voc)은 동일하지만, IFC 기술의 단락 회로 전류(Isc)는 0.03A 정도 약간 더 높습니다. 이는 IFC 기술의 셀 설계가 금속화 패턴의 그림자를 줄이고 광학 활용도를 향상시켰기 때문일 수 있습니다.

솔더 선택

솔더 접합부의 기계적 강도와 전기적 접촉 품질을 보장하기 위해 두 가지 0BB 기술 모두에 적합한 솔더를 선택하십시오. 솔더 접합부의 신뢰성은 특히 복잡한 실외 환경에서 모듈의 장기 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다.

테스트 방법:

박리 테스트: 솔더 테이프를 벗겨서 셀과의 접착 강도를 측정합니다.

열 사이클 테스트: 온도 변화 조건에서 모듈의 안정성을 시뮬레이션합니다.

금속조직 분석: 납땜 접합부의 미세구조를 관찰하고 금속결합의 품질을 평가합니다.

0BB 기술 납땜 유형에서 다양한 솔더의 성능 테스트

납땜 기술: Bi14 솔더를 선택했으며, 박리력은 0.74N으로 Bi26 솔더의 0.52N보다 높았습니다. Bi14 솔더는 열 사이클 시험에서 더욱 안정적인 성능을 보였으며, 금속간 화합물(IMC) 층 두께는 2.43μm로 권장 범위(1~3μm) 내에 있었습니다.

IFC 타입 0BB 기술에서 다양한 솔더의 성능 테스트

IFC 기술: 저온 적층 공정에서 태양 전지와 금속 결합을 더욱 효과적으로 형성할 수 있는 Bi26 솔더를 채택했습니다. Bi26 솔더는 고온 안정성 시험에서 우수한 성능을 보이며, 180°C 베이킹 시험에서도 눈에 띄는 탈납 현상이 발생하지 않습니다.

신뢰성 시험 분석

핫스팟 테스트

핫스팟 온도 분포 및 전기발광(EL) 이미지

핫스팟 시험은 부분적인 차광 조건에서 태양광 모듈의 열 안정성과 전기적 성능을 평가하는 중요한 수단입니다. 시험 결과, 세 가지 기술의 모듈 모두 IEC 표준 요건을 충족하며 우수한 신뢰성을 나타냄을 확인했습니다.

IFC 기술: 핫스팟 테스트 후, 특히 개방 회로 전압과 최대 출력 전력에서 용접 기술 및 기존 SMBB 기술보다 약간 더 나은 성능을 보였습니다.

용접기술과 전통적인 SMBB기술: 핫스팟 시험 후 약간의 성능변화가 있지만, 전반적인 안정성은 IFC기술과 유사합니다.

열 동적 기계적 하중 테스트

열 동적 기계적 하중 테스트 중 EL 이미지

IFC 구성 요소: 10사이클 후 전력 손실은 1.47%로, 고온 및 동적 기계적 하중에서 우수한 내구성을 보였습니다. 여러 사이클 시험 후 일부 결함이 나타났지만, 전체 구조는 비교적 온전하게 유지되었습니다.

용접 기술 구성 요소: 10사이클 후의 전력 손실은 1.69%였으며, 여러 사이클 후에는 더 심각한 핑거 전극 파손이 발생하여 전력 손실이 커졌습니다. 이는 고온 및 동적 기계적 부하에서 안정성이 낮음을 나타냅니다.

고온 정적 기계적 하중 시험

열 정적 기계적 하중 테스트 중 EL 이미지

IFC 기술은 고온 및 정적 기계적 하중 조건에서 더 나은 안정성과 내구성을 보이는 반면, 용접 기술 구성 요소는 동일한 조건에서 어느 정도 성능 저하를 보입니다.

두 가지 제로 메인 그리드(0BB) 기술 - 용접형 및 IFC형 0BB 기술. 비교 분석을 통해 IFC 기술은 접촉 저항이 낮고 출력이 높으며, 저온 적층 공정을 통해 태양 전지의 고온 손상을 효과적으로 방지합니다. 두 기술 모두 열 사이클링, 습열, 핫스팟 및 기계적 부하와 같은 엄격한 테스트를 통과하여 장기 사용 시 신뢰성을 검증받았습니다.

앞으로 태양광 기술의 지속적인 발전에 따라 0BB 기술은 대량 생산에서 더욱 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 0BB 기술은 공정 및 소재 최적화를 통해 태양광 산업의 효율 향상과 비용 절감을 실현하고, 전 세계 청정 에너지 전환과 지속 가능한 발전에 기여할 것입니다.