لونجي تكشف تقنية ACM لرفع كفاءة الخلايا الشمسية وتقليل الفاقد الكهربائي
تقنية جديدة للتلامسات المعدنية تخفض مقاومة خطوط التوصيل، وتحسن كفاءة خلايا BC، وتعزز موثوقية الألواح الشمسية على المدى الطويل.
كشفت شركة لونجي LONGi عن تقنية جديدة تحمل اسم
Advanced Contact Matrix – ACM، أو «مصفوفة التلامس المتقدمة»،
وهي تقنية تستهدف تطوير التلامسات المعدنية وخطوط نقل التيار داخل الخلايا الشمسية.
ووفقاً للمعلومات الفنية المتاحة، تهدف التقنية إلى تحسين التوصيل الكهربائي،
وتقليل المقاومة والفواقد الداخلية، ورفع جودة اللحام، وحماية الخطوط المعدنية
من الأكسدة والرطوبة خلال العمر التشغيلي للوح الشمسي.
وتفيد البيانات المعلنة بأن استخدام تقنية ACM ساهم في الوصول إلى كفاءة خلية تبلغ
25.54%، إلى جانب خفض مقاومة خطوط التوصيل بنحو
50% مقارنة ببعض حلول التوصيل المستخدمة في خلايا TOPCon التقليدية.
سبيكة نانوية عالية التوصيل
تعتمد تقنية ACM على تطوير المادة المعدنية المستخدمة في خطوط تجميع ونقل التيار،
من خلال سبيكة أو تركيبة معدنية دقيقة يُرجح أن تعتمد على مصفوفة من الفضة،
مع إضافات من النحاس أو النيكل وجسيمات ذات أبعاد نانوية.
ويساعد تقليل حجم الجسيمات وتحسين توزيعها على تعزيز عملية التلبيد وتكوين بنية
معدنية أكثر كثافة وأقل مسامية، بما يرفع التوصيل الكهربائي ويخفض المقاومة
مقارنة بمعاجين الفضة التقليدية.
فصل وظيفة التلامس عن نقل التيار
تقوم الفكرة الأساسية لتقنية ACM على فصل وظيفة تكوين التلامس الكهربائي مع
السيليكون عن وظيفة نقل التيار على امتداد الخطوط المعدنية.
أولاً: طبقة التلامس الكهربائي
تتولى هذه الطبقة تكوين نقاط تلامس موضعية ودقيقة مع سطح السيليكون.
وقد تعتمد على تركيبة زجاجية منخفضة درجة الانصهار، يُحتمل أن تتضمن أكسيد
البزموت، للمساعدة على اختراق الطبقات العازلة وتكوين تلامس أومي منخفض المقاومة.
ويساعد تقليل مساحة التلامس المباشر بين المعدن والسيليكون على الحد من إعادة
اتحاد حوامل الشحنة، وبالتالي تقليل الفقد الكهربائي وتحسين جهد الخلية وكفاءتها.
ثانياً: طبقة نقل التيار
تتكون الطبقة العلوية من مادة معدنية عالية التوصيل، وظيفتها حمل التيار الكهربائي
من نقاط التجميع إلى أشرطة التوصيل، مع خفض المقاومة التسلسلية وتقليل هبوط الجهد.
ومن خلال الفصل بين الطبقتين، يمكن تحسين كيمياء كل طبقة وفقاً لوظيفتها،
بدلاً من الاعتماد على مادة واحدة لتنفيذ التلامس مع السيليكون ونقل التيار في الوقت نفسه.
طلاء نانوي للحماية من الأكسدة
تتضمن التقنية أيضاً طبقة حماية شديدة الرقة تغطي الخطوط المعدنية، ويُرجح أن
تتكون من نتريد التيتانيوم TiN أو طلاء قائم على النيكل
والفوسفور Ni-P.
ويتراوح السمك المتوقع لهذه الطبقة بين 10 و20 نانومتراً،
لتعمل حاجزاً أمام الأكسجين والرطوبة، وتحد من تآكل المعادن أو أكسدتها خلال
سنوات تشغيل اللوح في الظروف البيئية المختلفة.
كما يمكن لهذه الطبقة أن تحسن قابلية اللحام، وتزيد مساحة الاتصال بين الخطوط
وأشرطة التوصيل، وتقلل احتمالية ظهور اللحام البارد أو انفصال الخطوط وتكسرها
نتيجة الإجهادات الحرارية والميكانيكية.
أبرز نتائج تقنية ACM
- رفع كفاءة الخلية إلى نحو 25.54%.
- زيادة كفاءة الإنتاج التجاري بنحو 0.2 إلى 0.3 نقطة مئوية.
- خفض مقاومة خطوط التوصيل بنسبة تصل إلى 50%.
- دعم ألواح شمسية بقدرات تصل إلى 672 واط.
- تحسين جودة اللحام وزيادة مساحة الاتصال المعدني.
- تقليل مخاطر الأكسدة واللحام البارد وانقطاع الخطوط.
- توافق مرتفع مع خلايا التلامس الخلفي BC.
المكونات الكيميائية المرجحة لتقنية ACM
| المكوّن | التركيب الكيميائي المرجح | الوظيفة الأساسية |
|---|---|---|
| سبيكة نقل التيار |
مصفوفة فضة مع جسيمات نانوية من النحاس أو النيكل، إضافة إلى مادة زجاجية قد تحتوي على أكسيد البزموت |
زيادة التوصيل الكهربائي، وتقليل المسامية، وتحسين التلبيد وخفض المقاومة |
| طبقة التلامس الأومي | تلامس فضة–سيليكون مع تطعيم موضعي بالفوسفور أو البورون، بحسب نوع الخلية | خفض مقاومة التلامس وتقليل إعادة اتحاد حوامل الشحنة عند واجهة المعدن والسيليكون |
| طبقة مقاومة الأكسدة | نتريد التيتانيوم TiN أو طلاء نيكل–فوسفور Ni-P بسماكة محتملة بين 10 و20 نانومتراً | منع وصول الأكسجين والرطوبة، وتحسين اللحام، والحد من تشقق أو انفصال الخطوط |
مقارنة مختصرة لخصائص التقنية
| الجانب | ميزة تقنية ACM |
|---|---|
| المادة | سبيكة نانوية حاصلة على براءات اختراع مع طبقة مقاومة للأكسدة |
| المقاومة | أقل بنحو 50% مقارنة ببعض حلول TOPCon التقليدية |
| زيادة الكفاءة | نحو 0.2 إلى 0.3 نقطة مئوية |
| قدرة اللوح | دعم قدرات تصل إلى 672 واط |
| الموثوقية | زيادة مساحة اللحام وتقليل الأكسدة واللحام البارد وانقطاع الخطوط |
| البنية الأنسب | خلايا التلامس الخلفي BC واللحام الخطي المباشر |
أهمية التقنية لخلايا التلامس الخلفي
تبدو تقنية ACM مناسبة بصورة خاصة لخلايا التلامس الخلفي، حيث توجد جميع الأقطاب
المعدنية في الجهة الخلفية من الخلية، بينما يبقى السطح الأمامي خالياً من خطوط
التوصيل التي تحجب جزءاً من الضوء.
وتحتاج هذه الخلايا إلى شبكة معدنية عالية الدقة ومنخفضة المقاومة، مع موثوقية
مرتفعة في عمليات التوصيل واللحام. لذلك قد تمثل ACM عنصراً مهماً في تحسين
أداء ألواح لونجي المعتمدة على بنية BC، خصوصاً مع الاتجاه نحو خلايا أكبر
وتيارات كهربائية أعلى.
خطوة جديدة في هندسة التلامسات المعدنية
تمثل تقنية ACM تحولاً من التركيز على زيادة كمية الفضة أو تكبير خطوط التوصيل،
إلى هندسة كيميائية ووظيفية أكثر دقة، تفصل بين تكوين التلامس مع السيليكون،
ونقل التيار، والحماية من العوامل البيئية.
وإذا أثبتت التقنية قدرتها على الحفاظ على الأداء والموثوقية في الإنتاج واسع
النطاق، فقد تسهم في رفع كفاءة الألواح وتقليل استهلاك الفضة وخفض الخسائر
الكهربائية، مع تحسين الاستقرار خلال العمر التشغيلي للمنظومة الشمسية.
بعض التفاصيل الكيميائية الدقيقة، مثل نوع السبيكة وتركيب الطبقة الزجاجية ومواد
الحماية وسماكتها، تمثل تركيبات مرجحة بناءً على الوظائف الفنية المعلنة،
ما لم تنشر لونجي التركيب الكامل أو بيانات براءة الاختراع بصورة تفصيلية.