Bezołowiowy topnik niepowodujący korozji, bezhalogenowy do ogniw typu N: Dlaczego pozostałości decydują o żywotności modułu

Topnik to najmniejszy materiał eksploatacyjny na linii modułowej i ten, który najprawdopodobniej zdecyduje, czy 25-letnia gwarancja przetrwa test damp heat. Gdy ogniwa N-type — TOPCon, HJT i XBC — zastąpiły PERC, topnik, który działał na grubych waferach i szerokich palcach, przestał być odpowiedni: ta sama aktywność, która kiedyś skutecznie czyściła busbar, teraz atakuje ultracienkie palce i cienkie warstwy pasywacyjne, a rozpuszczalniki, które kiedyś odparowywały nieszkodliwie, teraz pozostawiają pozostałości ujawniające się jako utrata izolacji i delaminacja po starzeniu w 85 °C / 85 %RH. Era N-type nie potrzebuje silniejszego topnika. Potrzebuje łagodniejszego, czystszego i bardziej przewidywalnego.

Dlaczego stary topnik przestał działać

Tryby awarii nie są teoretyczne; każdy z nich odpowiada wadzie, którą operator stringera już rozpoznaje.

Trzeci wiersz jest tym, który kosztuje najwięcej i ujawnia się najpóźniej. Pozostałość topnika, niewidoczna na końcu stringera, może wciąż znajdować się na powierzchni ogniwa, gdy moduł trafia do damp heat, gdzie staje się ścieżką jonową. Dlatego podejście branży zmieniło się z traktowania topnika jako materiału eksploatacyjnego na traktowanie go jako materiału procesowego o konsekwencjach dla niezawodności.

Co obecnie definiuje topnik fotowoltaiczny

Cztery właściwości przeniosły się z kategorii pożądanych do pozycji specyfikacyjnych:

• Łagodna, kontrolowana aktywność. Wystarczająca, by przełamać tlenek na taśmie i padzie w niskiej temperaturze, niewystarczająca, by wytrawić palec lub warstwę pasywacyjną.
• Wyjątkowo niska pozostałość, naprawdę no-clean. Nie tylko niewidoczna po lutowaniu — elektrycznie obojętna po przyspieszonym starzeniu.
• Zgodność globalna. Bezhalogenowy i niski VOC, z dokumentacją testową potwierdzającą to na granicy.
• Stabilność w produkcji masowej. Brak krystalizacji w całym zakresie temperatur przechowywania, więc aktywność partii nie dryfuje wraz z sezonem.

Te wymagania ciągną w różnych kierunkach i na tym polega cała trudność. Wyższa aktywność daje lepsze zwilżanie i mniej zimnych spoin, ale atakuje drobne elementy. Niższa aktywność jest łagodniejsza, ale grozi niewystarczającym usunięciem tlenku. Więcej rozpuszczalnika pomaga w rozprowadzaniu, ale pozostawia więcej pozostałości. Formulacja jest kompromisem, a użytecznym pytaniem przy porównywaniu produktów jest jaki kompromis został zawarty.

Co faktycznie zmienia formulacja

Biorąc jedną bezhalogenową rodzinę produktów no-clean jako przykład — serię CX700/B/D od Changxian, opisaną w chińskim artykule branżowym będącym źródłem tego tekstu — trzy dźwignie to system rozpuszczalników, system aktywatorów i dodatki funkcjonalne.

System rozpuszczalników

Wiele topników na rynku opiera się na rozpuszczalnikach typu eteru butylowego: wysoka lepkość, trudne do odparowania i źródło problemu niewidocznej pozostałości. Opisana tutaj alternatywa łączy specjalistyczny rozpuszczalnik o niskiej lepkości z eterem metylowym glikolu dipropylenowego (DPM). Specjalistyczny rozpuszczalnik nie ma wiązania eterowego, rozpyla się drobno bez zatykania dyszy i odparowuje wystarczająco wcześnie, aby podgrzewanie wstępne nie odparowało aktywatora, zanim zadziała. DPM dodaje się w celu zwilżania i solubilizacji oraz tłumienia krystalizacji w niskiej temperaturze.

System aktywatorów

Zamiast pojedynczego agresywnego kwasu opisane podejście wykorzystuje trzy łagodne kwasy organiczne — bursztynowy, glutarowy i adypinowy — wraz z aktywatorem typu węglowodorowego, z których każdy pełni określoną funkcję. Zamierzone działanie polega na tym, że mieszanina działa w niskiej temperaturze, aby przełamać tlenek na taśmie, następnie aktywuje się w pełni w fazie wysokotemperaturowej bez korozji drobnych palców, a w większości ulatnia się później, tak aby kwaśna pozostałość nie pozostawała i nie powodowała PID.

Dodatki

Surfaktant niejonowy o niskim pienieniu wspomaga szybkie linie natryskowe — narastanie piany jest realnym problemem w automatycznych topnikowniach natryskowych i powoduje nierównomierne osadzanie. Zawarty jest inhibitor korozji benzotriazol (BTA) w celu tłumienia odbarwienia oksydacyjnego po stronie miedzianej taśmy i poprawy wytrzymałości mechanicznej spoiny.

Twierdzenia dostawcy towarzyszące tej formulacji — zawartość substancji stałych utrzymywana na poziomie 1,4–1,7 %, brak krystalizacji po długim przechowywaniu w 5 °C, raporty testowe RoHS i REACH oraz wyniki linii w skali GW twierdzące o poprawie wydajności o 3–5 % na liniach TOPCon przy zmniejszonym mikropękaniu na liniach HJT — są tak jak opublikował dostawca topnika. To własne dane dostawcy, a nie niezależny test, i tak należy je odczytywać.

Jak usterki topnika ujawniają się na linii

W tym miejscu pojawia się kwestia sprzętowa i jest to część, z którą mamy do czynienia codziennie. Gdy klient zgłasza wadę lutowania, topnik rzadko jest pierwszym podejrzanym, a często rzeczywistą przyczyną. Wzorzec diagnostyczny:

Zimne luty i niska wytrzymałość na odrywanie

Jeśli wytrzymałość na odrywanie jest rozproszona, a nie jednolicie niska, należy podejrzewać topnik i profil, a nie maszynę. Aktywator, który ulatnia się podczas podgrzewania wstępnego, tworzy luty, które wyglądają na zlutowane i zawodzą w teście wytrzymałości na rozciąganie. Charakterystycznym objawem jest to, że awaria koreluje z czasem przebywania w strefie podgrzewania wstępnego lub z wilgotnością otoczenia, a nie z dokładnością umieszczania.

Taśma nie zwilża podkładki

Niepowodzenie zwilżania przy prawidłowym umieszczeniu i prawidłowej temperaturze zwykle oznacza, że topnik nie usuwa tlenku wystarczająco szybko w tej temperaturze lub jest nakładany nierównomiernie. W automatycznym natryskowym urządzeniu do topnika mechanizmami są gromadzenie się piany i zatykanie dysz — oba są cechami formulacji, zanim staną się usterkami maszyny.

Wady pojawiające się dopiero po laminowaniu lub w wilgotnym gorącu

Dryf rezystancji izolacji, delaminacja na powierzchni ogniwa i przebarwienia pojawiające się dopiero po starzeniu wskazują na pozostałości. Zanim się pojawią, moduły są już laminowane, więc dochodzenie jest kosztowne. To najsilniejszy argument za kwalifikowaniem topnika na podstawie przyspieszonego starzenia, a nie na podstawie tego, jak lut wygląda po zejściu ze stringera.

Budujemy stringery, które obsługują te procesy — SS-1500B, SS-2500B oraz stringer AM050FH MBB — a praktyczna zasada, którą przekazujemy klientom, jest taka, że topnik i profil lutowania muszą być kwalifikowane razem, na docelowym ogniwie. Topnik, który doskonale sprawdza się na ogniwie referencyjnym PERC, nie jest dowodem dla ogniwa 0BB TOPCon o cieńszych palcach i niższym budżecie termicznym. Nasz przegląd jak działa tabber i stringer obejmuje sześć stacji i miejsce, w którym znajduje się okno procesowe; to topnik decyduje o tym, jak szerokie jest ono w rzeczywistości.

Zgodność z przepisami jest teraz kryterium zakupowym

Zawartość halogenów przeszła od ciekawostki technicznej do bariery handlowej. UE, Japonia, Korea i kilka rynków Azji Południowo-Wschodniej sprawdzają teraz zawartość halogenów, LZO i niebezpiecznych pozostałości w dostarczanych materiałach fotowoltaicznych, a niezgodny topnik oznacza odrzuconą dostawę, a nie dyskusję o jakości. Praktyczne wymagania są następujące:

• Formulacja bezhalogenowa i niezawierająca metali ciężkich, z podanym limitem i metodą badania
• Dokumentacja RoHS i REACH dotycząca konkretnego gatunku, a nie całej rodziny produktów
• Niska zawartość LZO, co ma znaczenie zarówno dla zgodności, jak i dla środowiska fabrycznego
• Certyfikaty na poziomie partii, ponieważ pytanie o zgodność zadawane jest przy każdej dostawie

Co zakwalifikować przed zmianą

Zmiana topnika to zmiana procesu, a nie wymiana materiału eksploatacyjnego. Przed zmianą należy przeprowadzić co najmniej:

1. Wytrzymałość na odrywanie i wygląd lutu w całym oknie podgrzewania wstępnego, a nie przy ustawieniu nominalnym — pytanie brzmi, ile marginesu daje nowy topnik, zanim pojawią się wady.
2. Inspekcja EL stringa, aby wychwycić uszkodzenia palców i mikropęknięcia, które umykają inspekcji wizualnej. Jeśli nie masz inspekcji EL w linii, to jest moment, w którym stanowisko EL offline zwraca swój koszt.
3. Rezystancja izolacji i wytrzymałość na odrywanie po wilgotnym gorącu, na laminowanych próbkach. To jedyny test, który odpowiada na pytanie o pozostałości.
4. Kontrola przechowywania w niskiej temperaturze. Przechowuj próbkę w najniższej temperaturze, jaką faktycznie osiąga magazyn, a następnie sprawdź aktywność i wygląd — jeśli w Twoim zakładzie występuje zima, nie jest to test teoretyczny.
5. Dokumenty zgodności dla dokładnego gatunku, sprawdzone pod kątem rynku docelowego przed pierwszą partią produkcyjną, a nie przed pierwszą dostawą.

Najczęściej zadawane pytania

Co właściwie oznacza „no-clean” w przypadku topnika fotowoltaicznego?

Że pozostałość po lutowaniu jest elektrycznie obojętna i nie wymaga usunięcia. W praktyce oznacza to niską zawartość substancji stałych, aktywatory, które w większości ulatniają się, oraz pozostałość, która nie staje się przewodząca ani higroskopijna po wilgotnym gorącu. To twierdzenie o niezawodności, a nie o wyglądzie — topnik może nie pozostawiać nic widocznego i nadal nie przejść testu izolacji w wilgotnym gorącu.

Czy topnik bezhalogenowy jest słabszy od topnika halogenowego?

Niekoniecznie, ale chemia aktywacji jest inna. Aktywatory halogenowe są bardzo skutecznymi usuwaczami tlenków, i właśnie dlatego są ograniczone. Formulacje bezhalogenowe osiągają odpowiednią aktywność dzięki systemom kwasów organicznych i starannemu doborowi rozpuszczalników. Kompromis przenosi się z surowej aktywności na kontrolę formulacji i szerokość okna procesowego.

Dlaczego pozostałości topnika mają większe znaczenie dla ogniw typu N niż miały dla PERC?

Z dwóch powodów. Po pierwsze, ogniwa typu N są bardziej wrażliwe na warunki powierzchni, na które wpływa pozostałość. Po drugie, reżim testowy branży zaostrzył się w tym samym czasie — testy wilgotnego gorąca i PID są teraz rutynowymi wymaganiami zakupowymi, więc wady, które wcześniej były niewidoczne, są teraz mierzone.

Czy mogę zmienić topnik bez ponownej kwalifikacji profilu lutowania?

Możesz go zmienić, ale nie powinieneś zakładać, że profil nadal obowiązuje. Różne systemy rozpuszczalników zmieniają zachowanie topnika podczas podgrzewania wstępnego, a różne aktywatory zmieniają temperaturę, w której rozpoczyna się zwilżanie. Przed podjęciem decyzji ponownie zmierz wytrzymałość na odrywanie w całym oknie podgrzewania wstępnego.

Czy wybór topnika wpływa inaczej na linie 0BB?

Tak. Formaty bez szyn zbiorczych wykorzystują cieńszą taśmę i drobniejsze punkty połączeń, więc jest mniej masy termicznej i mniejszy margines mechaniczny. Zachowanie przy niskotemperaturowej aktywacji i łagodność aktywatora mają większe, a nie mniejsze znaczenie. Kwestię formatu szyn zbiorczych omówiliśmy osobno w artykule o stringerze, do którego link znajduje się powyżej.

Skąd pochodzą szczegóły techniczne w tym artykule?

Opis formulacji, cztery deklarowane właściwości produktu i wyniki liniowe pochodzą z chińskiego artykułu branżowego opublikowanego przez 新能供应链, który opisuje bezhalogenową serię topników bezklejowych Changxian CX700/B/D. To treść autorstwa dostawcy, a dane dotyczące wydajności oznaczyliśmy jako twierdzenia dostawcy. Ogólna inżynieria lutowania — jak chemia aktywatora, pozostałości rozpuszczalnika i niezawodność w warunkach wilgotnego gorąca są ze sobą powiązane — to standardowa praktyka w montażu elektroniki i fotowoltaiki. Sekcja diagnostyki na poziomie linii odzwierciedla, jak postrzegamy te usterki od strony sprzętu. Nic tutaj nie opiera się na naszych własnych testach laboratoryjnych jakiegokolwiek topnika.