BC سولر سیلز جھکنے اور مڑنے کے لیے زیادہ کیوں حساس ہیں

مختصر جواب: بیک-کانٹیکٹ سیلز فرنٹ-کانٹیکٹ سیلز کے مقابلے میں جھکنے اور ٹیڑھے پن کا زیادہ شکار ہوتے ہیں کیونکہ دونوں پولیرٹی کانٹیکٹس پچھلے حصے پر ہوتے ہیں، لہٰذا پچھلی دھات کاری کا حجم اور اس سے پیدا ہونے والا دباؤ سامنے کے مقابلے میں غیر متوازن ہوتا ہے۔ جب فائرنگ کے بعد سیل ٹھنڈا ہوتا ہے، تو پچھلی دھات بغیر دھات کاری والے سامنے والے چہرے کے خلاف سکڑتی ہے، اور نتیجہ ایک خم ہوتا ہے جسے 182 mm یا 105 mm سیل پر ملی میٹر کے کسر میں ماپا جا سکتا ہے۔ اس میں شامل پروسیسنگ درجہ حرارت — بعد کے مراحل میں تقریباً 110 °C بمقابلہ محیطی حوالہ تقریباً 22 °C — طے کرتا ہے کہ کتنا تفریقی سکڑاؤ جمع ہوتا ہے۔ جھکنا اہم ہے کیونکہ ٹیڑھا سیل اسٹرنگر پر یا لیمینیٹ میں چپٹا نہیں بیٹھتا، جس سے پوزیشننگ کی غلطیاں، لیمینیشن کے بعد انکیپسولنٹ کی غیر مساوی موٹائی اور بدترین صورت میں جوڑ پر مائیکرو-کریکس پیدا ہوتے ہیں۔

PV ماڈیول مینوفیکچرنگ · از جیری، Ooitech

BC شمسی خلیے کا جھکنا اور مڑنا

فوٹو وولٹک ٹیکنالوجی کے راستوں کے درمیان شدید مقابلے میں، BC، یا بیک کانٹیکٹ، شمسی خلیے اپنے موثر اور بصری طور پر صاف ڈیزائن کی وجہ سے نمایاں ہیں۔ سامنے کی سطح پر دھاتی گرڈ لائنیں نہ ہونے کی وجہ سے، BC خلیے صنعت کی سب سے زیادہ قریب سے دیکھی جانے والی ٹیکنالوجی سمتوں میں سے ایک بن گئے ہیں۔

تاہم، اس صاف ظاہری شکل کے پیچھے ایک مشکل تیاری کا مسئلہ چھپا ہوا ہے: BC خلیے قدرتی طور پر جھکنے اور مڑنے کے زیادہ امکان رکھتے ہیں۔

جیسا کہ صنعت کے ماہرین نے نشاندہی کی ہے، تمام الیکٹروڈز پچھلی طرف واقع ہوتے ہیں، لہٰذا سیل فطری طور پر بگاڑ کا شکار ہوتا ہے۔ ماڈیول اسمبلی کے دوران، پچھلی طرف مسلسل مزید مواد شامل کیا جاتا ہے، بشمول موصل چپکنے والا، سولڈر ربنs، اور سولڈر پیسٹ۔ جیسے جیسے یہ تہیں بنتی ہیں، وارپیج کا مسئلہ تیزی سے سنگین ہو سکتا ہے۔

تو، کیوں BC خلیے روایتی شمسی خلیوں کے مقابلے میں جھکنے اور مڑنے کے لیے زیادہ حساس ہوتے ہیں؟

1. ساختی عدم توازن ایک موروثی مڑنے کا خطرہ پیدا کرتا ہے

BC خلیے کی سب سے نمایاں خصوصیت یہ ہے کہ مثبت اور منفی دونوں الیکٹروڈ پچھلی سطح پر رکھے جاتے ہیں۔ سامنے کی طرف کوئی دھاتی گرڈ لائنیں نہیں ہوتیں۔ یہ ڈیزائن روشنی کے جذب کو بہتر بناتا ہے، لیکن یہ ایک موروثی ساختی کمزوری بھی متعارف کراتا ہے۔

تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ BC سیلز وارپیج میں نمایاں طور پر زیادہ دکھاتے ہیں ان TOPCon سیلز کے مقابلے جن میں الیکٹروڈز سامنے اور پچھلی سطحوں پر تقسیم ہوتے ہیں. ملتے جلتے پچھلی طرف کے ڈھانچے کے تحت، سامنے کی گرڈ لائنیں پچھلی طرف کے سکڑنے کی وجہ سے ہونے والی بگاڑ کو جزوی طور پر پورا کر سکتی ہیں۔

BC خلیوں میں یہ سامنے کی گرڈ لائنیں نہیں ہوتیں۔ سامنے اور پچھلی سطحوں کے درمیان پیدا ہونے والا تناؤ کا عدم توازن تیاری اور استعمال کے دوران بیلناکار بگاڑ کو زیادہ ممکن بناتا ہے۔

یہ ساختی عدم توازن بنیادی طور پر غیر مساوی تناؤ کا نتیجہ ہے۔ یہ اس طرح ہے جیسے سورج مکھی سورج کی طرف جھکتی ہے کیونکہ اس کے سایہ دار اور روشن اطراف میں نشوونما کی شرح مختلف ہوتی ہے۔ ایک BC خلیے میں، متعدد پچھلی طرف کی تہوں سے پیدا ہونے والا سکڑنے کا تناؤ سامنے کے تناؤ سے کہیں زیادہ ہوتا ہے، جو قدرتی طور پر ویفر کو جھکنے کا سبب بنتا ہے۔

2. پچھلی طرف کے مواد کے درمیان حرارتی پھیلاؤ میں عدم مطابقت

BC خلیے کے پچھلے حصے پر کئی فعال تہیں لگائی جانی چاہئیں۔ روایتی دھاتی الیکٹروڈ کے علاوہ، ان میں موصل مواد، سولڈر پیسٹ، اور سولڈر ربن شامل ہو سکتے ہیں۔ ان مواد کے درمیان حرارتی پھیلاؤ کے گتانکوں میں فرق مڑنے کا ایک بنیادی محرک ہے۔

• دھات اور سلیکون کے درمیان پھیلاؤ کا فرق خاص طور پر نمایاں ہے۔ چاندی کا حرارتی پھیلاؤ کا گتانک سلیکون سے تقریباً سات گنا زیادہ ہے۔ خلیے کی تیاری کے دوران، یہ فرق چاندی کی دھات کاری اور سلیکون سبسٹریٹ کے درمیان کافی حرارتی تناؤ پیدا کر سکتا ہے۔ سولڈر پیسٹ چھاپنے کے بعد مڑنا اور بھی شدید ہو سکتا ہے۔

• موصل مواد بھی ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ پچھلی سطح پر مثبت اور منفی الیکٹروڈ کو الگ کرنے کے لیے موصلیت ضروری ہے، لیکن موصل مواد کا حرارتی پھیلاؤ گتانک سلیکون ویفر سے مختلف ہوتا ہے۔ اگر موصلیت اور خلیے کے درمیان رابطے کا رقبہ بہت زیادہ ہو، تو مواد کی کھپت بڑھ جاتی ہے اور حرارتی پھیلاؤ میں عدم مطابقت کی وجہ سے تناؤ بھی بڑھ جاتا ہے۔ یہ خلیے کی مڑنے کو تیز کر سکتا ہے اور خلیے کے ٹوٹنے اور ہینڈلنگ کے دوران خلیوں کے چپکنے یا اوورلیپ ہونے جیسے عمل کے خطرات کا باعث بن سکتا ہے۔

3. یک طرفہ سولڈرنگ غیر متوازن مکینیکل تناؤ پیدا کرتی ہے

BC ماڈیول عام طور پر یک طرفہ سولڈرنگ استعمال کرتے ہیں، جس میں تمام سولڈر ربن پچھلی سطح پر مرکوز ہوتے ہیں۔ یہ روایتی دو طرفہ سولڈرنگ سے بنیادی طور پر مختلف ہے۔

مثال کے طور پر، جب 182 mm × 105 mm سیل پر 21 سولڈر ربن لگائے جاتے ہیں، تو درجہ حرارت 110°C سے 22°C تک گرنے پر نمایاں وارپیج پیدا ہوتا ہے۔ یہ اس وقت ہوتا ہے جب سیل کی موٹائی 0.13 mm، 0.15 mm، یا 0.18 mm ہو۔

یہ بگاڑ بنیادی طور پر سولڈرنگ کے دوران پیدا ہونے والے غیر مساوی تھرمل اسٹریس سے آتا ہے۔ یہ BC سیلز کے لیے استعمال ہونے والے یک طرفہ انٹرکنکشن سے وابستہ ایک موروثی ساختی مسئلہ ہے۔

زیادہ تشویشناک بات یہ ہے کہ سیل کی موٹائی بڑھانے سے مسئلہ مؤثر طریقے سے حل نہیں ہوتا. سمولیشن کے نتائج ظاہر کرتے ہیں کہ یک طرفہ سولڈرنگ سے 4.9 mm تک وارپیج پیدا ہو سکتا ہے۔ یہاں تک کہ جب سیل کی موٹائی 0.18 mm تک بڑھا دی جائے، تو وارپیج صرف تقریباً 18% کم ہوتا ہے۔ انہی حالات میں، دو طرفہ سولڈرنگ کی وجہ سے زیادہ سے زیادہ وارپیج صرف 0.07 mm ہوتا ہے۔

اس کا مطلب یہ ہے کہ صرف ویفر کو موٹا کر کے دو طرفہ سولڈرنگ کی وارپیج سطح حاصل کرنے کے لیے 0.18 mm سے کہیں زیادہ موٹائی درکار ہوگی۔ اس سے سلکان کی کھپت اور مادی اخراجات کافی بڑھ جائیں گے۔

یہ مسئلہ لیمینیشن تک بھی جاری رہ سکتا ہے۔ یک طرفہ سولڈرنگ کی وجہ سے غیر متناسب وارپیج سیل کے کناروں اور مرکزی حصے کے ارد گرد encapsulant کو دبا سکتا ہے۔ انکیپسولنٹ پتلا ہو سکتا ہے یا حتیٰ کہ پنکچر بھی ہو سکتا ہے، جس سے مقامی تناؤ کے ارتکاز کے نقاط بنتے ہیں جو ساختی سالمیت اور طویل مدتی ماڈیول کی قابل اعتمادی کو خطرہ میں ڈالتے ہیں۔

4. پتلے اور بڑے خلیے مسئلے کو بڑھا دیتے ہیں

فوٹو وولٹک انڈسٹری سلکان کے اخراجات کم کرنے کے لیے پتلے ویفرز اور ماڈیول پاور بڑھانے کے لیے بڑے سیل فارمیٹس کی تلاش جاری رکھے ہوئے ہے۔ دونوں رجحانات BC سیل وارپیج کو مزید شدید بنا سکتے ہیں۔ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ سیل کی موٹائی کم کرنا اور سیل کا سائز بڑھانا دونوں ہی خرابی کو نمایاں طور پر بڑھاتے ہیں.

210 mm × 210 mm سیل کے لیے، موٹائی کو 150 μm سے 70 μm تک کم کرنے پر رپورٹ شدہ وارپیج 1.69 mm سے 8.25 mm تک بڑھ جاتا ہے، جو تقریباً پانچ گنا اضافہ ہے۔

یہ اعداد و شمار ویفر پتلا کرنے سے پیدا ہونے والے چیلنج کو واضح طور پر ظاہر کرتے ہیں۔ ایک ایسی صنعت کے لیے جو زیادہ کارکردگی اور کم لاگت دونوں چاہتی ہے، سلیکون کی موٹائی کم کرتے ہوئے وارپیج کو کنٹرول کرنا ایک تکنیکی رکاوٹ بن گیا ہے جسے حل کرنا ضروری ہے۔

6. صنعت کی تخفیفی حکمت عملیاں اور آؤٹ لک

صنعت پہلے ہی BC سیل وارپیج کو سنبھالنے کے کئی طریقے تلاش کر رہی ہے۔ عام طریقوں میں شامل ہیں:

• ہاف سیل ماڈیول ڈیزائن: چھوٹے سیل کی جہتیں مطلق جھکنے کی اونچائی کو کم کر سکتی ہیں۔

• بہتر گرڈ لائن مواد اور چوڑائیاں: میٹلائزیشن ڈھانچوں کو ایڈجسٹ کرنا پچھلی طرف کے دباؤ کو سنبھالنے میں مدد کر سکتا ہے۔

• کم درجہ حرارت سولڈرنگ: کم عمل درجہ حرارت انٹرکنکشن کے دوران تھرمل دباؤ کو کم کر سکتا ہے۔

• کنڈکٹو ایڈہیسو ہاٹ پریسنگ: یہ روایتی اعلی درجہ حرارت سولڈرنگ کے عمل کا متبادل فراہم کرتا ہے۔

• مڑے ہوئے پریشر بلاک تصحیح میکانزم: خصوصی تصحیح ڈھانچے ٹیبر اور اسٹرنگر آلات میں ضم کیے جا سکتے ہیں تاکہ پروسیسنگ کے دوران سیل کی شکل کو کنٹرول کیا جا سکے۔

کم درجہ حرارت سولڈر ربن انٹرکنکشن

حوالہ جات

• Dong Peng، ہائی ایفیشنسی N-Type بیک کانٹیکٹ سولر سیل پروسیسز پر تحقیق

• MeCan Solar، بڑے فارمیٹ پتلے BC سیلز کا وارپیج رویہ اور گرڈ لائن ڈھانچہ کی اصلاح

• سولر اینڈ انرجی اسٹوریج ریویو، سنگل سائیڈڈ سولڈرنگ کی دلکش ظاہری شکل وارپیج اور اس سے متعلقہ خطرات کو چھپا نہیں سکتی

Ooitech کا نقطہ نظر

وارپیج کنٹرول کو ایک مکمل ماڈیول پروسیس مسئلہ سمجھا جانا چاہیے، نہ کہ صرف سیل کی موٹائی کا مسئلہ۔ سولڈرنگ درجہ حرارت، ربن لے آؤٹ، پریشر کنٹرول، ہینڈلنگ، اور لیمینیشن کو مل کر ایڈجسٹ کیا جانا چاہیے، خاص طور پر جب پتلے اور بڑے فارمیٹ BC سیل استعمال کیے جائیں۔ انٹرکنکشن مرحلے پر کنٹرول کے بغیر چھوڑی گئی ایک چھوٹی خرابی بعد میں پروڈکشن لائن میں پیداوار یا قابل اعتمادی کا مسئلہ بن سکتی ہے۔