BC-solceller förklarade: Struktur, skillnader, tillverkningsprocess och stränglödningsprincip
Innehållsförteckning
Produktintroduktion
BC solcell, förkortning för Bakkontakt solcell, är en högpresterande kristallin kiselteknologi där emittern, bakytfältet och metallelektroderna alla placeras på cellens baksida. Dess grundform är vanligtvis känd som IBC, eller Interdigitated Back Contact cell.
Jämfört med konventionella kristallina kiselsolceller är den mest synliga egenskapen hos BC-celler att det inte finns några metallgitterlinjer på framsidan. Eftersom framsidan är fri från bussbars och fingerskuggning kan mer solljus nå cellytan, optisk förlust minskas och den effektiva elproduktionsytan ökas. Detta är anledningen till att BC-celler ofta används för högpresterande och estetiskt tilltalande solmoduler.
Vad gör BC-celler annorlunda
Den viktigaste skillnaden mellan BC-celler och PERC, TOPCon eller HJT-celler är inte bara wafer-typen eller ett enda passiveringsskikt. Kärnidén med BC-teknik är strukturell: PN-övergången och metallelektroderna flyttas till cellens baksida.
Till exempel diskuteras TOPCon ofta i relation till N-typ kiselsubstrat, passivering på framsidan och tunneloxidpassiverad kontaktstruktur på baksidan. PERC är vanligtvis baserat på förbättring av bakpassivering. HJT använder amorf kiselsilikonpassivering och heterojunction-kontakt. BC fokuserar däremot på att eliminera skuggning från framsidans elektroder genom att flytta strömuppsamlingsstrukturen till baksidan.
På grund av detta kan BC även kombineras med andra cellteknologier. Ren BC-teknik representeras generellt av IBC. TOPCon plus BC kan bilda TBC-teknik; HJT plus BC kan bilda HBC-teknik. HPBC är allmänt känt som en P-typ IBC-relaterad väg, medan ABC står för All Back Contact-teknik, ofta diskuterad tillsammans med silverreducerings- eller silverfria designkoncept.
Tekniska parametrar
Typisk BC-cellstruktur
Med IBC som exempel är den viktigaste strukturella förändringen att både PN-övergången och metallelektroderna är placerade på cellens baksida. Framsidan används främst för ljusabsorption och passivering, medan baksidan utför bärarseparation och strömuppsamling genom sammanflätade positiva och negativa regioner.
| Artikel | Beskrivning |
|---|---|
| Celltyp | Bakkontakt solcell |
| Grundläggande teknikväg | IBC, Interdigitated Back Contact |
| Framsidesfunktion | Ingen skuggning från metallgaller på framsidan |
| Baksidesfunktion | Positiva och negativa elektroder arrangerade på baksidan |
| Kärnstrukturdesign | PN-övergång och metallelektroder flyttade till baksidan |
| Huvudfördel | Minskad optisk skuggningsförlust och förbättrad effektiv ljusabsorptionsarea |
| Kompatibla vägar | IBC, TBC, HBC, HPBC, ABC och andra BC-baserade strukturer |
| Modulpåverkan | Kräver annan stringlödningslogik jämfört med PERC-, TOPCon- och HJT-celler |
IBC-celltillverkningsprocess
En typisk IBC-cellprocess kan sammanfattas enligt följande:
Kemisk polering och skadeborttagning
BBr3-rördiffusion
Torr syremasktillväxt
Skärmtryck för lokal BSF-öppning
POCl3-rördiffusion
Texturering
Dubbelsidig passivering
Skärmtryck för lokal kontaktöppning
Skärmtrycksmetallisering
Kärnutmaningen med BC-teknik är hur man förbereder högkvalitativa p-typ och n-typ regioner på baksidan av cellen i ett interdigiterat mönster. I en typisk process kan en borinnehållande interdigiterad diffusionsmask tryckas på baksidan. Efter diffusion tränger bor in i N-typ substratet och bildar p+-regionen. Området utan den tryckta masken kan sedan bilda n+-regionen genom fosfordiffusion.
På framsidan används pyramidtexturering för att förbättra ljusinfångning, medan ett frontytfält, ofta kallat FSF, bildas för att förbättra elektrisk prestanda. Denna kombination av optisk hantering och baksideinsamling av laddningsbärare är en anledning till att BC-teknik är attraktiv för premiummoduler.
Tekniska fördelar
Ingen skuggning från framsidans metallnät
Den mest direkta fördelen med BC-celler är att framsidan saknar metallinjer. Detta minskar skuggningsförluster och ökar ljusutnyttjandet. För modulens utseende kan den helsvarta eller nästan enhetliga framsidan också ge en renare visuell effekt, vilket är särskilt attraktivt i distribuerade kommersiella, industriella och byggnadsrelaterade PV-tillämpningar.
Högre effektivitetspotential
Eftersom framsidan kan ta emot mer infallande ljus har BC-celler en stark teoretisk och praktisk effektivitetsfördel. När de kombineras med avancerade passiveringstekniker som TOPCon eller HJT kan BC-strukturer ytterligare förbättra omvandlingseffektiviteten.
Flexibel teknikintegration
BC är inte begränsad till en enda cellväg. Det kan fungera som en plattformsstruktur och kombineras med andra högeffektiva teknologier. Det är därför industrin diskuterar vägar som TBC, HBC, HPBC och ABC. Den gemensamma riktningen är densamma: minska optiska förluster, förbättra laddningsbärarinsamling och öka moduleffekten.
Speciell baksidegriddesign
Eftersom både positiva och negativa elektroder är placerade på baksidan skiljer sig gridlayouten för BC-celler avsevärt från konventionella celler. Följande exempel använder röda linjer för positiva samlingsskenor och blå linjer för negativa samlingsskenor, med en 18BB bakside-layout som exempel.
När de fina fingrarna också visas är de positiva och negativa fingrarna arrangerade i ett interdigiterat mönster. PN-övergångsregionerna är också fördelade på ett liknande interdigiterat sätt. Huvudsamlingsskenorna samlar ström genom att korsa och ansluta till motsvarande fingerstruktur.
Från den verkliga BC-cellbilden kan vi se inte bara bakrutnätslinjerna, utan även PAD-punkter på båda sidor av halvcellen. Dessa PAD-punkter är viktiga för elektrisk anslutning och lödddesign, särskilt i högdensitetsinterkonnektionsstrukturer.
Produkttillämpning
BC-cell stränglödningsprincip
BC-cell lödning skiljer sig från konventionell PERC- eller TOPCon-cell lödning. För vanliga dubbelsidiga rutnätsceller går bandet vanligtvis från baksidan av en cell till framsidan av nästa cell. I BC-celler finns både positiva och negativa elektroder på baksidan, så lödbandet måste följa en annan anslutningsväg.
Som visas i diagrammet realiserar BC-stränglödning cells seriekoppling genom att använda lödband i ett cykliskt och förskjutet mönster mellan två intilliggande celler. Detta skiljer sig från svetsmetoden som används för TOPCon-celler, där bandet går från baksidan av en cell till framsidan av nästa cell.
En hel cell kan delas in i två halvceller, A och B. Elektroderna på A-halvcellen och B-halvcellen är arrangerade motsatta varandra. Under BC-cell stränglödning dras bandet från startcellen till den negativa elektroden på A-halvcellen och klipps sedan. Följande anslutningslogik upprepas sedan:
Från den positiva elektroden på A-halvcellen på cell 1 till den negativa elektroden på B-halvcellen på samma cell
Från den positiva elektroden på B-halvcellen på cell 1 till den negativa elektroden på A-halvcellen på cell 2
Upprepa ovanstående cykel för att slutföra cellsträngsanslutningen
I det markerade området är bandet faktiskt ett kontinuerligt band. Olika färger används endast för att göra förhållandet mellan positiv och negativ elektrod lättare att förstå. Diagrammet visar tydligt det cykliska förskjutna svetsmönstret på BC-cellen.
Den färdiga cellsträngen visar hur lödbanden är arrangerade över flera BC-celler. Denna typ av strängning kräver noggrann bandplacering, stabil spänningskontroll, exakt positionering och en god förståelse för baksideelektrodmönstret.
Flödesdiagrammet förklarar ytterligare seriekopplingsprincipen. Eftersom strömbanan bildas på baksidan genom förskjuten ribbon-routing, är BC-stringningsutrustning och processkontroll mer krävande än standardlödning av ribbon för traditionella celler.
Kontakt och köp
Praktiska anteckningar för tillverkning av BC-moduler
För tillverkare som planerar att producera BC-moduler är cellstringningssektionen en av de viktigaste processpunkterna. Baksideelektroddesignen innebär att konventionell stringningslogik inte enkelt kan kopieras. Utrustningen måste stödja exakt bakkontaktinriktning, kontrollerad ribbonmatning, stabil lödningstemperatur och pålitlig inspektion efter svetsning.
I produktionen bör ingenjörer noggrant övervaka ribbonförskjutning, lödfogskvalitet, risk för cellspräckning, PAD-punktmatchning och strömbanans konsistens. Varje liten avvikelse i bakside lödning kan orsaka ökad resistans, effektförlust eller tillförlitlighetsproblem efter laminering och långvarig utomhusdrift.
Ooitechs syn
Som utrustningsleverantör ser vi det så här: BC-teknik är inte bara en uppgradering av cellverkningsgrad, utan också en utmaning för modultillverkning, särskilt när det gäller stringlödningsnoggrannhet och baksideinterkontroll. För en solpanelproduktionslinje är nyckeln att matcha stringerdesignen med det verkliga BC-cellens elektrodmönster, snarare än att behandla det som en modifierad TOPCon- eller PERC-process. Enligt vår uppfattning bör fabriker som utvärderar BC-moduler verifiera lödstabilitet, ribbon-routing och EL-prestanda i pilotskala innan de går över till massproduktion.
