Células Solares BC Explicadas: Estrutura, Diferenças, Processo de Fabricação e Princípio de Soldagem de Fitas
Introdução do Produto
Célula solar BC, abreviação de célula solar de contato traseiro, é uma tecnologia de célula de silício cristalino de alta eficiência onde o emissor, o campo de superfície traseiro e os eletrodos metálicos são todos colocados no lado traseiro da célula. Sua forma básica é geralmente conhecida como IBC, ou Contato Traseiro Interdigitado célula.
Comparada com as células convencionais de silício cristalino, a característica mais visível das células BC é que não há linhas de grade metálicas na superfície frontal. Como a parte frontal está livre de sombreamento de barramentos e dedos, mais luz solar pode entrar na superfície da célula, a perda óptica é reduzida e a área efetiva de geração de energia é aumentada. É por isso que as células BC são frequentemente usadas para módulos solares de alta eficiência e alta estética.
O que torna as células BC diferentes
A principal diferença entre as células BC e as células PERC, TOPCon ou HJT não é simplesmente o tipo de wafer ou uma única camada de passivação. A ideia central da tecnologia BC é estrutural: a junção PN e os eletrodos metálicos são movidos para o lado traseiro da célula.
Por exemplo, TOPCon é frequentemente discutido em relação a substratos de silício tipo N, passivação frontal e estruturas de contato passivado por óxido túnel traseiro. PERC é geralmente baseado na melhoria da passivação traseira. HJT usa passivação de silício amorfo e contato de heterojunção. BC, no entanto, foca em remover o sombreamento do eletrodo frontal movendo a estrutura de coleta de corrente para a parte traseira.
Por isso, a BC também pode ser combinada com outras tecnologias de célula. A tecnologia BC pura é geralmente representada pela IBC. TOPCon mais BC pode formar a tecnologia TBC; HJT mais BC pode formar a tecnologia HBC. HPBC é comumente conhecida como uma rota relacionada à IBC tipo P, enquanto ABC se refere à tecnologia All Back Contact, frequentemente discutida em conjunto com conceitos de redução de prata ou design livre de prata.
Parâmetros Técnicos
Estrutura Típica de Célula BC
Tomando a IBC como exemplo, a mudança estrutural mais importante é que tanto a junção PN quanto os eletrodos metálicos estão localizados na parte traseira da célula. A superfície frontal é usada principalmente para absorção de luz e passivação, enquanto a superfície traseira completa a separação de portadores e a coleta de corrente através de regiões positivas e negativas interdigitadas.
| Item | Descrição |
|---|---|
| Tipo de célula | célula solar de contato traseiro |
| Rota tecnológica básica | IBC, Interdigitated Back Contact |
| Característica frontal | Sem sombreamento de grade metálica frontal |
| Característica traseira | Eletrodos positivo e negativo dispostos na parte traseira |
| Design estrutural central | Junção PN e eletrodos metálicos movidos para a parte traseira |
| Principal benefício | Redução da perda por sombreamento óptico e aumento da área efetiva de absorção de luz |
| Rotas compatíveis | IBC, TBC, HBC, HPBC, ABC e outras estruturas baseadas em BC |
| Impacto no processo do módulo | Requer lógica de soldagem de fita diferente em comparação com células PERC, TOPCon e HJT |
Processo de Fabricação de Célula IBC
Um processo típico de célula IBC pode ser resumido da seguinte forma:
Polimento químico e remoção de danos
Difusão em tubo BBr3
Crescimento de máscara de oxigênio seco
Serigrafia para abertura local de BSF
Difusão em tubo POCl3
Texturização
Passivação dupla-face
Serigrafia para abertura de contato local
Metalização por serigrafia
O principal desafio da tecnologia BC é como preparar regiões p-type e n-type de alta qualidade na parte traseira da célula em um padrão interdigitado. Em um processo típico, uma máscara de difusão interdigitada contendo boro pode ser impressa no lado traseiro. Após a difusão, o boro entra no substrato tipo N e forma a região p+. A área sem a máscara impressa pode então formar a região n+ através da difusão de fósforo.
No lado frontal, a texturização piramidal é usada para melhorar a captura de luz, enquanto um campo frontal, frequentemente chamado de FSF, é formado para melhorar o desempenho elétrico. Essa combinação de gerenciamento óptico e coleta de portadores na parte traseira é uma das razões pelas quais a tecnologia BC é atraente para módulos premium.
Vantagens Técnicas
Sem Sombreamento de Grade Frontal
A vantagem mais direta das células BC é que a superfície frontal não possui linhas de grade metálicas. Isso reduz a perda por sombreamento e aumenta a utilização da luz. Para a aparência do módulo, a superfície frontal totalmente preta ou quase uniforme também pode proporcionar um efeito visual mais limpo, o que é especialmente atraente em aplicações fotovoltaicas distribuídas comerciais, industriais e relacionadas a edifícios.
Maior Potencial de Eficiência
Como a superfície frontal pode receber mais luz incidente, as células BC têm uma forte vantagem teórica e prática de eficiência. Quando combinadas com tecnologias de passivação avançadas, como TOPCon ou HJT, as estruturas BC podem melhorar ainda mais a eficiência de conversão.
Integração Flexível de Tecnologia
BC não se limita a uma única rota de célula. Pode funcionar como uma estrutura de plataforma e combinar-se com outras tecnologias de alta eficiência. É por isso que a indústria discute rotas como TBC, HBC, HPBC e ABC. A direção comum é a mesma: reduzir a perda óptica, melhorar a coleta de portadores e aumentar a potência de saída do módulo.
Design Especial de Grade Traseira
Como ambos os eletrodos positivo e negativo estão localizados no lado traseiro, o layout da grade das células BC é bastante diferente das células convencionais. O exemplo a seguir usa linhas vermelhas para os barramentos positivos e linhas azuis para os barramentos negativos, tomando como exemplo um layout traseiro de 18BB.
Quando os dedos finos também são mostrados, os dedos positivos e negativos são dispostos em um padrão interdigitado. As regiões de junção PN também são distribuídas de forma interdigitada semelhante. Os barramentos principais coletam corrente cruzando e conectando-se com a estrutura de dedos correspondente.
Na imagem real da célula BC, podemos ver não apenas as linhas de grade do lado traseiro, mas também os pontos PAD em ambos os lados da meia-célula. Esses pontos PAD são importantes para a conexão elétrica e o design de soldagem, especialmente em estruturas de interconexão de alta densidade.
Aplicação do Produto
Princípio de Soldagem de String de Célula BC
A soldagem de células BC é diferente da soldagem convencional de células PERC ou TOPCon. Para células comuns de grade dupla face, a fita geralmente conecta do lado traseiro de uma célula ao lado frontal da próxima célula. Nas células BC, ambos os eletrodos positivo e negativo estão no lado traseiro, então a fita de soldagem deve seguir um caminho de conexão diferente.
Conforme mostrado no diagrama, a soldagem de string BC realiza a conexão em série das células usando fitas de soldagem em um padrão cíclico e alternado entre duas células adjacentes. Isso é diferente do método de soldagem usado para células TOPCon, onde a fita vai da parte traseira de uma célula para a parte frontal da próxima célula.
Uma célula inteira pode ser dividida em duas meias-células, A e B. Os eletrodos da meia-célula A e da meia-célula B são dispostos opostos um ao outro. Durante a soldagem da string de célula BC, a fita da célula inicial é puxada para o eletrodo negativo da meia-célula A e então cortada. A lógica de conexão seguinte é então repetida:
Do eletrodo positivo da meia-célula A na célula 1 para o eletrodo negativo da meia-célula B na mesma célula
Do eletrodo positivo da meia-célula B na célula 1 para o eletrodo negativo da meia-célula A na célula 2
Repita o ciclo acima para completar a conexão da string de células
Na área destacada, a fita é na verdade uma fita contínua. Cores diferentes são usadas apenas para tornar a relação entre eletrodo positivo e negativo mais fácil de entender. O diagrama mostra claramente o padrão de soldagem alternado cíclico na célula BC.
A string de células concluída mostra como as fitas de soldagem são dispostas em várias células BC. Esse tipo de string requer posicionamento preciso da fita, controle de tensão estável, posicionamento exato e um bom entendimento do padrão do eletrodo traseiro.
O diagrama de fluxo atual explica melhor o princípio da conexão em série. Como o caminho da corrente é formado no lado traseiro através do roteamento escalonado das fitas, o equipamento de stringing BC e o controle do processo são mais exigentes do que a soldagem padrão de fitas para células tradicionais.
Contato e Compra
Notas Práticas para Fabricação de Módulos BC
Para fabricantes que planejam produzir módulos BC, a seção de stringing de células é um dos pontos de processo mais importantes. O design do eletrodo do lado traseiro significa que a lógica convencional de stringing não pode ser simplesmente copiada. O equipamento deve suportar alinhamento preciso de contato traseiro, alimentação controlada de fita, temperatura de soldagem estável e inspeção confiável após a soldagem.
Na produção, os engenheiros devem prestar muita atenção ao deslocamento da fita, qualidade da junta de solda, risco de quebra da célula, correspondência do ponto PAD e consistência do caminho da corrente. Qualquer pequeno desvio na soldagem do lado traseiro pode causar aumento de resistência, perda de potência ou problemas de confiabilidade após a laminação e operação externa de longo prazo.
Visão da Ooitech
Como fornecedor de equipamentos, vemos desta forma: a tecnologia BC não é apenas uma atualização de eficiência da célula, mas também um desafio de fabricação de módulos, especialmente na precisão da soldagem de stringing e no controle da interconexão do lado traseiro. Para uma linha de produção de painéis solares, o segredo é combinar o design do stringer com o padrão real do eletrodo da célula BC, em vez de tratá-lo como um processo TOPCon ou PERC modificado. Em nossa opinião, as fábricas que avaliam módulos BC devem verificar a estabilidade da soldagem, o roteamento das fitas e o desempenho EL em escala piloto antes de passar para a produção em massa.
