Células Solares BC Explicadas: Estrutura, Diferenças
Índice
Resposta rápida: Uma célula solar BC, abreviação de contato traseiro, é uma célula de silício cristalino de alta eficiência com os contatos positivo e negativo na face traseira. Mover os contatos da frente elimina o sombreamento da barra coletora que uma célula convencional aceita, de modo que mais área da célula fica disponível para a luz, e também elimina a necessidade de uma fita de solda frontal. O custo é um padrão traseiro mais denso: como ambas as polaridades estão interdigitadas na parte de trás, a metalização traseira e o isolamento entre os dois conjuntos de contatos têm de ser definidos com muito mais precisão do que numa célula TOPCon ou PERC. Essa complexidade traseira é o que torna as células BC mais caras de produzir e mais exigentes de interligar, e é por isso que a arquitetura se manteve em níveis de produto de alta eficiência em vez de passar para o mercado de volume onde a TOPCon se situa.
Fabricação de Módulos Fotovoltaicos · por Jerry, Ooitech
Introdução do Produto
Célula solar BC, abreviação de célula solar de contato traseiro, é uma tecnologia de célula de silício cristalino de alta eficiência na qual o emissor, o campo de superfície traseira e os eletrodos metálicos estão todos localizados no lado traseiro da célula. Sua forma básica é geralmente conhecida como IBC, ou célula Interdigitated Back Contact .
Em comparação 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 o lado frontal está livre do 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, a TOPCon é frequentemente discutida em relação a substratos de silício tipo N, passivação frontal e estruturas de contato passivado por óxido de túnel no lado traseiro. A PERC geralmente se baseia na melhoria da passivação traseira. A HJT usa passivação de silício amorfo e contato de heterojunção. A BC, no entanto, concentra-se em remover o sombreamento do eletrodo frontal, movendo a estrutura de coleta de corrente para a parte traseira.
Por causa disso, a BC também pode ser combinada com outras tecnologias de células. 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. A 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 design de redução de prata ou sem prata.
Parâmetros Técnicos
Estrutura típica da célula BC
Tomando a IBC como exemplo, a mudança estrutural mais importante é que tanto a junção PN quanto os eletrodos metálicos estão localizados no lado traseiro 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 por meio de regiões positivas e negativas interdigitadas.
| Item | Descrição |
|---|---|
| Tipo de célula | célula solar de contato traseiro |
| Rota tecnológica básica | IBC, Interdigitated Back Contact |
| Característica do lado frontal | Sem sombreamento de linha de grade metálica no lado frontal |
| Característica do lado traseiro | Eletrodos positivos e negativos dispostos no lado traseiro |
| Design estrutural central | Junção PN e eletrodos metálicos movidos para o lado traseiro |
| Principal benefício | Perda reduzida por sombreamento óptico e área efetiva de absorção de luz melhorada |
| Rotas compatíveis | IBC, TBC, HBC, HPBC, ABC e outras estruturas baseadas em BC |
| Impacto no processo do módulo | Requer lógica de soldagem de strings diferente em comparação com células PERC, TOPCon e HJT |
Processo de fabricação da célula IBC
Um processo típico de célula IBC pode ser resumido da seguinte forma:
Polimento químico e remoção de danos
Difusão em tubo com BBr3
Crescimento de máscara de oxigênio seco
Serigrafia para abertura local do BSF
Difusão em tubo com POCl3
Texturização
Passivação em ambos os lados
Serigrafia para abertura de contato local
Metalização por serigrafia
O desafio central da tecnologia BC é como preparar regiões de tipo p e tipo n 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+ por meio da difusão de fósforo.
No lado frontal, a texturização em pirâmide é usada para melhorar a captura de luz, enquanto um campo de superfície frontal, frequentemente chamado de FSF, é formado para melhorar o desempenho elétrico. Essa combinação de gerenciamento óptico e coleta de portadores no lado traseiro é uma das razões pelas quais a tecnologia BC é atraente para módulos premium.
Vantagens Técnicas
Sem sombreamento de grade no lado frontal
A vantagem mais direta das células BC é que a superfície frontal não possui linha de grade metálica. 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 edificações.
Maior potencial de eficiência
Como a superfície frontal pode receber mais luz incidente, as células BC têm uma forte vantagem de eficiência teórica e prática. Quando combinadas com tecnologias avançadas de passivação, como TOPCon ou HJT, as estruturas BC podem melhorar ainda mais a eficiência de conversão.
Integração flexível de tecnologias
A BC não se limita a uma única rota de célula. Ela pode funcionar como uma estrutura de plataforma e se combinar 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 no lado traseiro
Como os eletrodos positivos e negativos 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 barramentos positivos e linhas azuis para barramentos negativos, tomando um layout traseiro de 18BB como exemplo.
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. As barras coletoras principais coletam corrente cruzando e conectando-se com a estrutura de dedos correspondente.
A partir da 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 do String de Células BC
A soldagem de células BC é diferente da soldagem convencional de células PERC ou TOPCon. Para células comuns com grade em ambos os lados, a fita geralmente conecta do lado traseiro de uma célula ao lado frontal da próxima célula. Nas células BC, tanto os eletrodos positivos quanto os negativos estão no lado traseiro, então a fita de soldagem deve seguir um caminho de conexão diferente.
Como mostrado no diagrama, a soldagem do string BC realiza a conexão em série das células usando fitas de soldagem em um padrão cíclico e escalonado entre duas células adjacentes. Isso é diferente do método de soldagem usado para células TOPCon, onde a fita viaja da parte traseira de uma célula para a parte frontal da próxima célula.
Uma célula completa 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 do string de células BC, a fita da célula inicial é puxada para o eletrodo negativo da meia-célula A e então cortada. A seguinte lógica de conexão 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 do string de células
Na área destacada, a fita é na verdade uma fita contínua. Diferentes cores são usadas apenas para tornar a relação entre eletrodos positivos e negativos mais fácil de entender. O diagrama mostra claramente o padrão de soldagem cíclico escalonado na célula BC.
O string de células completo mostra como as fitas de soldagem são dispostas através de múltiplas células BC. Este tipo de stringing requer posicionamento preciso da fita, controle estável de tensão, posicionamento preciso e um bom entendimento do padrão de eletrodos do lado traseiro.
O diagrama de fluxo de corrente explica ainda mais o princípio da conexão em série. Como o caminho da corrente é formado no lado traseiro através do roteamento escalonado da fita, o equipamento de stringing BC e o controle do processo são mais exigentes do que a soldagem padrão de fita para células tradicionais.
Contato e Compra
Notas Práticas para a 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 no lado traseiro significa que a lógica convencional de stringing não pode simplesmente ser 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 rachadura da célula, correspondência dos pontos 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 ao ar livre a longo prazo.
Visão da Ooitech
Como fornecedor de equipamentos, vemos assim: 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 do string e no controle de interconexão do lado traseiro. Para uma linha de produção de painéis solares, a chave é combinar o design do stringer com o padrão real de eletrodos da célula BC, em vez de tratá-lo como um processo TOPCon ou PERC modificado. Em nossa visão, as fábricas que avaliam módulos BC devem verificar a estabilidade da soldagem, o roteamento da fita e o desempenho de EL em escala piloto antes de passar para a produção em massa.
