Qu’est-ce que le Flux Spécial Photovoltaïque ?

Flux spécial photovoltaïquefait référence à une classe d'agents de soudure chimiquement formulés exclusivement pour l'assemblage de modules solaires, où les flux électroniques conventionnels échoueraient ou provoqueraient une dégradation à long terme. Ces composés de flux-généralement sans-formulations organiques sans-colophane-sans halogène-ont un objectif unique : permettre la liaison métallurgique entre les rubans de tabulation et les contacts cellulaires au sein des lignes de production de tabber-stringer. Contrairement aux flux PCB standard qui tolèrent l'accumulation de résidus, les flux PV exigent une teneur en solides ultra faible (souvent inférieure à 2 %), car toute contamination laissée à la surface de la cellule a un impact direct sur l'efficacité de l'absorption de la lumière.

Voici le truc. Les cellules solaires détestent la saleté. Ils détestent encore plus les résidus.

Lorsque les fabricants soudent un ruban de cuivre sur une plaquette de silicium, ils ne se contentent pas de coller du métal sur du métal. L'électrode de la barre omnibus-cette fine ligne argentée que vous voyez sur la surface d'une cellule-doit se lier à la soudure sur le ruban à languettes. L’oxydation tue cette liaison avant même qu’elle ne commence. Le flux enlève cette couche d’oxyde et l’attaque chimiquement afin que la soudure fondue puisse réellement mouiller la surface.

Mais le flux photovoltaïque n’est pas n’importe quel flux.

Les produits standards à base de colophane-laissent des saletés ambrées. Très bien pour les circuits imprimés. Catastrophique pour les panneaux solaires où chaque centimètre carré compte dans la production d’énergie. Et voici ce qui échappe à la plupart des gens : les résidus ne bloquent pas seulement la lumière. Ils peuvent déclencher une corrosion électrochimique des années plus tard, en particulier dans les cellules HJT avec leurs couches sensibles d'ITO.

La formulation implique généralement trois camps d’ingrédients travaillant en alliance difficile.

Activateursfaire le gros du travail. Les acides organiques-acides dicarboxyliques avec des chaînes carbonées allant de C2 à C6-dégradent les oxydes métalliques à des températures élevées. Certains fabricants utilisent de l'acide adipique. D'autres préfèrent le glutarique. La recette exacte ? Secret commercial, gardé comme la formule de Coca-Cola.

Solvantstransportez les activateurs là où ils sont nécessaires. L'alcool isopropylique domine car il s'évapore proprement. Des formulations à base d'eau-existent mais nécessitent une gestion plus prudente des paramètres de séchage. Les solvants à base de glycol-avec des points d'ébullition compris entre 120 degrés et 320 degrés apparaissent dans les brevets japonais, offrant des fenêtres de travail étendues pour les lignes de production plus lentes.

Et puis il y a les trucs bizarres. Tensioactifs qui réduisent la tension superficielle. Additifs anti-corrosion. Agents chélateurs qui séquestrent les ions métalliques parasites. La teneur en solides est poussée aussi bas que possible chimiquement-atteignant parfois 1,5 %-car tout ce qui reste sur la cellule après la soudure est essentiellement un défaut.

Un collègue m'a dit un jour qu'il avait passé six mois à optimiser une formule de flux pour ensuite que la production la rejette parce que le résidu « avait l'air trouble sous certains éclairages ». Les cellules ont réussi tous les tests électriques. Cela n'avait pas d'importance. La perception l’emportait sur la performance.

Le soudage dans le secteur photovoltaïque est rapide. Le fer atteint 300-450 degrés. Temps de contact ? Idéalement en moins d'une seconde.

Les cellules solaires agissent comme d’énormes dissipateurs de chaleur. Une plaquette de 166 mm aspirera la chaleur de votre panne à souder avant même que la soudure ne pense à fondre. C'est pourquoi les usines utilisent des plateaux chauffés en dessous-préchauffant la cellule à peut-être 150 degrés afin que la différence de température ne soit pas si brutale.

Le flux doit rester actif tout au long de cet abus thermique. Trop volatile et il brûle avant que la soudure ne coule. Trop stable et il se carbonise en résidus de carbone noir. Le point idéal se situe autour de 180- plage d'activation de 220 degrés pour la plupart des formulations commerciales, bien que les nouvelles soudures au bismuth à basse température (Bi58Sn42, fondant à 138 degrés) nécessitent des flux reformulés avec des courbes d'activation plus douces.

Le préchauffage des rubans après immersion dans le flux-50 degrés à 130 degrés, comme recommandé par la plupart des fabricants, sert à deux fins. Élimine les oxydes de surface tout en éliminant l'excès de solvant. Sautez cette étape et vous aurez des éclaboussures. Dégazage. Vides dans le joint de soudure.

Les machines Tabber-stringer pulvérisent ou trempent. C'est ça.

Le fluxage par pulvérisation offre de la précision mais nécessite un entretien minutieux des buses. Des orifices bouchés signifient une couverture incohérente. Le trempage dans la mousse fournit des couches plus épaisses et plus uniformes mais gaspille plus de flux.

Pour les travaux manuels-de réparation, des prototypes R&D-flux pens existent. Pointes de feutre à ressort-qui évacuent le flux sur le ruban avec un contrôle décent. Un fabricant annonce que son stylo peut fluxer 20 à 30 cellules par tube. Cela semble correct si vous ne noyez pas les cellules.

La densité spécifique compte plus qu’on ne le pense. Le flux resté dans un réservoir ouvert pendant 50+ heures accumule des débris et évapore les solvants de manière inégale. L'activité change. Soudain, votre temps de mouillage double et personne ne comprend pourquoi les taux de rejet ont augmenté.

Les cellules à hétérojonction sont un cauchemar pour les formulateurs de flux.

Les cellules TOPCon traditionnelles gèrent l'exposition au flux sans problème. Les couches de passivation l’ignorent. HJT ? Une histoire complètement différente. Ces couches d'oxyde d'indium et d'étain (ITO)-les films conducteurs transparents prenant en sandwich le silicium amorphe-réagissent violemment avec certains flux chimiques.

Des recherches publiées plus tôt cette année ont montré que les cellules HJT se dégradaient de 55 à 61 % après seulement 50 heures d'exposition au flux à 85 degrés. Aucune humidité présente. Juste les résidus de flux qui rongent l'ITO. Des fissures sont apparues. Peeling. La porosité de la métallisation a permis au flux de pénétrer plus profondément que prévu.

Pire encore : les couches ITO avant et arrière ne sont pas identiques. Différentes cibles de pulvérisation, différents niveaux de dopage. Un flux bénin sur le devant pourrait dévaster l’arrière.

L'industrie n'a pas résolu ce problème. Pas vraiment. La meilleure pratique actuelle consiste à tester de manière exhaustive la compatibilité des flux au-delà de ce que promettent les fiches techniques.

"Sans halogène-" apparaît sur chaque fiche technique de flux photovoltaïque. Pas seulement parce que ça semble vert.

Les halogènes-chlore, brome, fluor-constituent d'excellents activateurs. Ils éliminent les oxydes rapidement et complètement. Ils laissent également des résidus ioniques qui attirent l’humidité et accélèrent la corrosion. Dans les appareils électroniques qui vivent à l'intérieur pendant cinq ans, c'est peut-être acceptable. Dans des modules solaires cuits sur les toits pendant 25+ ans ? Absolument pas.

Le système de classification IPC J-STD-004B désigne les niveaux d'activité des flux de L (faible) à H (élevé). La plupart des flux photovoltaïques ciblent ROL0 ou équivalent, sans-désignations propres-sans colophane, faible activité et sans halogène. Suffisamment agressif pour nettoyer le ruban de cuivre oxydé, suffisamment doux pour laisser les cellules esthétiquement impeccables.

La conformité RoHS est mentionnée de temps en temps, mais c'est l'enjeu de la table à ce stade.

Les mauvais joints de soudure dans les modules PV apparaissent lors des tests EL sous forme de points sombres ou de régions de cellules inactives. Les causes profondes remontent plus souvent à des défaillances de flux qu’on ne l’admet.

Démouillage

Cela se produit lorsque la couverture du flux est insuffisante. La soudure perle au lieu de couler. Visible au microscope sous forme de lignes interrompues le long du jeu de barres.

Joints froids

se produire lorsque le fer ne transfère pas suffisamment de chaleur avant que le flux ne brûle. La couche intermétallique-cette zone cruciale de 1-2 microns où le cuivre et l'étain s'interdiffusent ne se forme jamais correctement. Ces joints réussissent les tests initiaux mais échouent thermiquement après quelques centaines de cycles.

Coloration des résidus

peut ne pas affecter les performances électriques mais déclencher des plaintes des clients. Les fabricants sous contrat l’ont appris à leurs dépens. Même les cellules techniquement parfaites sont rejetées si elles « semblent sales ».

Micro-fissuration

provient du stress thermique, et non du flux en soi, mais une mauvaise performance du flux l'exacerbe. Des temps de contact plus longs signifient une expansion différentielle plus importante entre le ruban de cuivre et le substrat de silicium. Les fissures se propagent lors du laminage, invisibles jusqu'à des années plus tard, lorsque la puissance de sortie chute mystérieusement.

Si vous évaluez un flux photovoltaïque, voici ce que la fiche technique doit vous indiquer :

Teneur en solides : Inférieure à 3%, idéalement autour de 2%. Teneur en halogène : zéro. Non-négociable. Plage de température de fonctionnement : doit s'adapter à votre alliage de soudure-SnPb à 183 degrés de fusion, SnAg à 221 degrés, Bi58Sn42 à 138 degrés. Temps de mouillage : Le plus rapide possible. Sous-seconde à la température de fonctionnement. Densité spécifique : Pour surveiller la concentration dans le réservoir. Durée de conservation : Généralement 12 mois au réfrigérateur, mais vérifiez.

Ce que la fiche technique ne vous dira pas : comment le flux se comporte réellement avectonmétallisation des cellules,tonfournisseur de ruban,tonparamètres du processus. Les tests pilotes sont obligatoires.

Photovoltaic Special Flux

Les formulations de flux bio-sourcés gagnent du terrain. Les produits utilisant du bio-éthanol au lieu de solvants pétrochimiques revendiquent jusqu'à 95 % de contenu bio-selon la norme DIN EN 16785-2. L’empreinte carbone diminue. Reste à savoir si les clients paieront un supplément pour cela.

La plus grande question environnementale est celle du plomb. Les alliages de soudure SnPb dominent toujours l'assemblage photovoltaïque malgré les problèmes de RoHS-exemptés car les alternatives sans plomb-n'avaient pas prouvé leur fiabilité sur 25-ans. Cela change lentement. Les alliages bi-contenants sont prometteurs. La chimie des flux évolue en parallèle.

Le flux photovoltaïque n'est pas glamour. C'est un consommable qui disparaît au cours du processus de soudure, ne laissant (idéalement) rien d'autre qu'une connexion électrique solide. Pourtant, la fiabilité des modules dépend de la bonne chimie.

Les produits standards de l'industrie -Kester 952-S, Superior 312-PVA, diverses formulations Emil Otto et Stannol - ont fait leurs preuves sur des milliards de cellules. Les nouveaux venus revendiquent des innovations en matière de vitesse de mouillage, de clarté des résidus ou de profil environnemental. Tous les différenciateurs valides.

Ce qui compte : comprenez votre technologie cellulaire spécifique, testez de manière exhaustive et ne présumez pas qu'un flux qui a parfaitement fonctionné sur les cellules PERC se comportera de manière identique sur HJT ou TOPCon. La métallisation est différente. La sensibilité est différente. Les modes de défaillance sont différents.

Et gardez vos réservoirs de flux couverts.