Impacto de dos importantes tecnologías de corte en las microfisuras y la eficiencia de las células solares

A medida que la tecnología de fabricación en la industria solar continúa madurando, han surgido varias tecnologías de corte de células para lograr una mayor eficiencia en la generación de energía. Este artículo comparará y analizará dos tecnologías ampliamente utilizadas: separación térmica por láser (TLS) y trazado y corte por láser (LSC).

Separación térmica por láser (TLS)

En el proceso TLS, un rayo láser se enfoca en un punto pequeño, produciendo una densidad de energía extremadamente alta. Cuando el rayo láser irradia el material, la energía se absorbe y se convierte en energía térmica, provocando un rápido calentamiento local. Cuando la temperatura alcanza el punto de fusión o ebullición del material, el material sufre vaporización, fusión o evaporación, formando un corte en la superficie. A continuación se realiza una división mecánica a lo largo del corte. La tecnología TLS puede lograr una zona afectada por el calor más pequeña, lo que resulta en un daño mínimo al material.

Trazado y corte por láser (LSC)

En el proceso LSC, un rayo láser escanea la superficie del material a cierta velocidad y potencia, formando una línea de trazado continua. El material en el área grabada se expande, se funde o se vaporiza debido a la energía del láser, formando un corte estrecho. A medida que el rayo láser se mueve, el corte se extiende gradualmente y finalmente separa el material.

Desde el punto de vista de la eficiencia, ni los procesos de corte TLS ni LSC tienen un efecto adverso significativo sobre la eficiencia. La eficiencia de las células cortadas mediante técnicas LSC y TLS disminuyó entre un 0,5 y un 0,8% para las medias células. Después de tener en cuenta las diferencias de las pruebas, la caída de eficiencia real es mínima, prácticamente sin diferencia entre celdas completas y medias celdas.

El siguiente diagrama compara la aplicación de ambas tecnologías en celdas y módulos:

Nota: El diagrama (a) muestra la tensión de fractura delantera y trasera de tres tipos de celdas, y el diagrama (b) muestra la tensión de fractura de los módulos fabricados a partir de las celdas correspondientes.

En general, las medias células de LSC exhiben un menor estrés tanto en los segmentos de células como de módulos, mientras que las medias células de TLS y las células completas tienen niveles de estrés similares. Este experimento demuestra además que el LSC causa un daño significativo en la parte posterior de la celda, lo que afecta la tensión mecánica del módulo y reduce sustancialmente la resistencia mecánica de las medias celdas. Las células TLS no muestran ninguna reducción en el estrés de fractura en comparación con las células completas, ni antes ni después de la división.

El siguiente diagrama ilustra la diferencia en las microfisuras después de una prueba de flexión:

Celdas completas y medias celdas TLS: los puntos de origen de las microfisuras (cuadros rojos) se encuentran en los puntos de las almohadillas de las barras colectoras en la superficie de las celdas en lugar de en los bordes.

Semiceldas LSC: los orígenes de las microfisuras se concentran en los bordes, dispersos a lo largo de la línea del borde sin cruzarse con la barra colectora.

Por lo tanto, desde una perspectiva de rendimiento, los principales factores que afectan las microfisuras y la fragmentación son las diferencias en el daño mecánico. El proceso LSC causa importantes daños mecánicos en los bordes cortados, y la magnitud del daño disminuye desde atrás hacia adelante. Después del proceso de media celda TLS, el rendimiento eléctrico y la resistencia mecánica de las medias celdas no se ven afectados en gran medida en comparación con las celdas completas.

En general, la tecnología de separación térmica por láser (TLS) funciona mejor, con menos daño mecánico, preservando el rendimiento de la celda en mayor medida. Actualmente, los siguientes productos modulares utilizan esta tecnología:

	Modelos de paneles solares más vendidos
Marca	Serie	Modelo	Potencia(W)	Tipo
LONGI	Hola-mo 6	LR5-72HTH-M	585	Mononucleosis infecciosa
		LR5-72HTHF-M	590	Antipolvo
		LRS-54HTB-M	435	Negro completo
Jinko Solar	tigreneo	JKMM-72HL4-V	590	monofacial
		JKMN-54HL4R-B	440	Negro completo
Energía solar canadiense	TOPBiHiKu 7	CS7N TB-AG	700	Bifacial
	TOPBiHiKu 6	CS6W TB-AG	585	Bifacial
JA Solar	DeepBlue4.0	JAM54D41-LB	440	Bifacial, Totalmente Negro

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