BC-solceller förklarade: Struktur, skillnader
Innehållsförteckning
Snabbt svar: En BC-solcell, kort för back-contact, är en högeffektiv kristallin kiselcell med både positiva och negativa kontakter på baksidan. Genom att flytta kontakterna från framsidan tar man bort den busbarskuggning som en konventionell cell har, så en större del av cellarean är tillgänglig för ljus, och det tar också bort behovet av ett främre lödband. Kostnaden är ett tätare mönster på baksidan: eftersom båda polariteterna är interdigiterade på baksidan måste bakmetalliseringen och isoleringen mellan de två kontaktuppsättningarna definieras mycket mer exakt än på en TOPCon- eller PERC-cell. Denna komplexitet på baksidan är vad som gör BC-celler dyrare att producera och mer krävande att stringa, och det är därför arkitekturen har stannat i högeffektiva produktsegment snarare än att flytta till volymmarknaden där TOPCon finns.
PV-modultillverkning · av Jerry, Ooitech
Produktintroduktion
BC-solcell, förkortning för bakkontaktsolcell, är en högeffektiv kristallin kiselteknologi där emittern, bakytfältet och metallelektroderna alla är placerade på cellens baksida. Dess grundform kallas vanligtvis IBC, eller Interdigiterad bakkontakt -cell.
Jämfört med konventionella kristallina kiselceller är det mest synliga kännetecknet för BC-celler att det inte finns några metallgitterlinjer på framsidan. Eftersom framsidan är fri från busbar- och finger-skuggning kan mer solljus nå cellytan, optisk förlust minskas och den effektiva strömgenereringsytan ökas. Det är därför BC-celler ofta används för högeffektiva och estetiskt tilltalande solmoduler.
Vad som gör BC-celler annorlunda
Den avgörande skillnaden mellan BC-celler och PERC- TOPCon eller HJT-celler är inte enbart 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, frontpassivering och bakre tunneloxidpassiverade kontaktstrukturer. PERC baseras vanligtvis på förbättrad bakpassivering. HJT använder amorft kiselpassivering och heterojunction-kontakt. BC fokuserar dock på att eliminera front-elektrodskuggning genom att flytta strömuppsamlingsstrukturen till baksidan.
På grund av detta kan BC också 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 hänvisar till All Back Contact-teknik, som ofta diskuteras tillsammans med silverreducerande 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. Frontsidan används främst för ljusabsorption och passivering, medan baksidan genomför separation av laddningsbärare och strömuppsamling genom interdigiterade positiva och negativa regioner.
| Artikel | Beskrivning |
|---|---|
| Celltyp | bakkontaktsolcell |
| Grundläggande teknisk väg | IBC, Interdigiterad bakkontakt |
| Frontsidans egenskap | Ingen skuggning från metallgitter på framsidan |
| Baksidans egenskap | Positiva och negativa elektroder arrangerade på baksidan |
| Kärnstrukturell design | 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 |
| Påverkan på modulprocessen | Kräver annan cellkopplingslogik jämfört med PERC-, TOPCon- och HJT-celler |
IBC-celltillverkningsprocess
En typisk IBC-cellprocess kan sammanfattas enligt följande:
Kemisk polering och skadeborttagning
BBr3-rörd diffusion
Torr syremaskstillväxt
Skärmtryck för lokal BSF-öppning
POCl3-rörd diffusion
Texturering
Dubbelsidig passivering
Skärmtryck för lokal kontaktöppning
Skärmtrycksmetallisering
Kärnutmaningen med BC-teknik är hur man förbereder högkvalitativa p-typ och n-typ regioner på cellens baksida i ett interdigiterat mönster. I en typisk process kan ett borinnehållande interdigiterat diffusionsmask tryckas på baksidan. Efter diffusion tränger bor in i N-typ substratet och bildar p+-regionen. Området utan det tryckta masken kan sedan bilda n+-regionen genom fosfordiffusion.
På framsidan används pyramidtexturering för att förbättra ljusinfångningen, medan ett frontytfält, ofta kallat FSF, bildas för att förbättra den elektriska prestandan. Denna kombination av optisk hantering och baksidekollektion av laddningsbärare är en anledning till att BC-teknik är attraktiv för premiummoduler.
Tekniska fördelar
Ingen skuggning från främre gallret
Den mest direkta fördelen med BC-celler är att frontytan inte har någon metallinje i gallret. Detta minskar skuggningsförluster och ökar ljusutnyttjandet. För modulens utseende kan den helsvarta eller nästan enhetliga frontytan också ge en renare visuell effekt, vilket är särskilt attraktivt i distribuerade kommersiella, industriella och byggnadsrelaterade PV-tillämpningar.
Högre effektivitetspotential
Eftersom frontytan kan ta emot mer infallande ljus har BC-celler en stark teoretisk och praktisk effektivitetsfördel. När de kombineras med avancerad passiveringsteknik som TOPCon eller HJT kan BC-strukturer ytterligare förbättra konverteringseffektiviteten.
Flexibel teknikintegration
BC är inte begränsad till en enda cellväg. Den 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 kollektion av laddningsbärare och öka moduleffekten.
Speciell design av bakre gallret
Eftersom både positiva och negativa elektroder är placerade på baksidan skiljer sig gallrets layout för BC-celler avsevärt från konventionella celler. Följande exempel använder röda linjer för positiva samlingsskenor och blå linjer för negativa samlingsskenor, med en 18BB-layout på baksidan som exempel.
När de fina fingrarna också visas, är de positiva och negativa fingrarna arrangerade i ett interdigiterat mönster. PN-övergångsområdena 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 de bakre gallerlinjerna, utan också PAD-punkter på båda sidor av halvcellen. Dessa PAD-punkter är viktiga för elektrisk anslutning och lödddesign, särskilt i högdensitetsinterkonnektionsstrukturer.
Produkttillämpning
Lödningsprincip för BC-cellsträng
BC-cells lödning skiljer sig från konventionell PERC- eller TOPCon-cells lödning. För vanliga celler med dubbelsidigt rutnät går bandet vanligtvis från baksidan av en cell till framsidan av nästa cell. I BC-celler sitter både positiva och negativa elektroder på baksidan, så lödpinnen måste följa en annan anslutningsväg.
Som visas i diagrammet realiserar BC-stränglödning seriekoppling av celler genom att använda lödpinnar 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 i två halvceller, A och B. Elektroderna på A-halvcellen och B-halvcellen är arrangerade mitt emot varandra. Under BC-cellstränglödning dras bandet från startcellen till den negativa elektroden på A-halvcellen och klipps sedan av. 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 cellstränganslutningen
I det markerade området är bandet faktiskt ett kontinuerligt band. Olika färger används endast för att göra förhållandet mellan positiva och negativa elektroder lättare att förstå. Diagrammet visar tydligt det cykliska förskjutna svetsmönstret på BC-cellen.
Den färdiga cellsträngen visar hur lödpinnarna är arrangerade över flera BC-celler. Denna typ av strängning kräver exakt bandplacering, stabil spänningskontroll, precis positionering och en god förståelse för elektrodmönstret på baksidan.
Strömflödesdiagrammet förklarar ytterligare seriekopplingsprincipen. Eftersom strömvägen bildas på baksidan genom förskjuten banddragning, ställer BC-strängutrustning och processkontroll högre krav än standardbandlödning för traditionella celler.
Kontakt och köp
Praktiska anteckningar för BC-modultillverkning
För tillverkare som planerar att producera BC-moduler är cellsträngningssektionen en av de viktigaste processpunkterna. Baksideelektroddesignen innebär att konventionell strängningslogik inte enkelt kan kopieras. Utrustningen måste stödja exakt inriktning av bakkontakt, kontrollerad bandmatning, stabil lödningstemperatur och tillförlitlig inspektion efter svetsning.
I produktionen bör ingenjörer noggrant uppmärksamma bandförskjutning, lödfogens kvalitet, risk för cellsprickor, PAD-punktmatchning och strömvägskonsistens. 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 celleffektivitet, utan också en utmaning för modultillverkning, särskilt när det gäller noggrannhet i stränglödning och kontroll av bakside-interconnection. För en produktionslinje för solpaneler är nyckeln att matcha strängmaskinens design 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, banddragning och EL-prestanda i pilotskala innan de går över till massproduktion.
