Da Célula ao Módulo: O Processo de Fabricação de Módulos Solares de Contato Traseiro (BC)

Introdução: Por que a Tecnologia de Contato Traseiro Está Remodelando a Indústria Solar

A indústria fotovoltaica está no meio de uma verdadeira mudança tecnológica. PERC dominou por anos, TOPCon subiu rapidamente, e agora uma terceira arquitetura está atraindo séria atenção tanto de fabricantes quanto de desenvolvedores de projetos: a tecnologia de célula de Contato Traseiro (BC).

Células convencionais de contato frontal desperdiçam uma parte da luz solar porque as linhas de grade metálicas ficam no lado ensolarado. As células BC movem todos os contatos elétricos para a parte traseira. A frente permanece completamente limpa. Isso significa maior corrente de curto-circuito, uma aparência mais elegante e eficiência do módulo que agora compete diretamente com a corrente principal.

Aqui está a parte que torna o BC interessante para quem opera uma linha de produção: ir de uma célula BC acabada a um módulo BC totalmente montado não é o mesmo trabalho que a indústria faz há décadas. Sem barras coletoras frontais, sem dedos frontais. Esse único fato muda como as células são unidas, como as strings são construídas, como os ribbons são projetados e como você define sua receita de laminação.

Este blog percorre todo o processo, da célula BC ao módulo BC, passo a passo, com os equipamentos envolvidos e as armadilhas do processo que você precisa observar.

1. Entendendo a Célula BC: Um Breve Resumo

1.1 O Que É uma Célula de Contato Traseiro?

Uma célula de Contato Traseiro (BC), às vezes chamada de Contato Traseiro Interdigitado (IBC) ou simplesmente todo-contato-traseiro, coloca tanto o emissor quanto os contatos da base no lado traseiro da pastilha em um padrão interdigitado. A frente é silício nu, o que elimina três coisas de uma vez:

• Perdas por sombreamento, tipicamente 3-5% da área da célula em células convencionais

• Perdas resistivas ligadas a compromissos de design da grade frontal

• Linhas de grade visíveis, que importam muito para a estética

Principais variantes BC em 2024-2025:

A direção é óbvia: o BC está passando de um produto premium de nicho para um concorrente mainstream, impulsionado pelos fabricantes chineses que escalam em 2024-2025.

1.2 A Diferença Crítica: Geometria de Contato

Em uma célula PERC ou TOPCon, os barramentos frontais (9-16 em células modernas) e os dedos são mantidos o mais finos possível enquanto ainda coletam corrente. Você solda a fita diretamente nesses barramentos. Simples.

Em uma célula BC, o lado traseiro carrega tiras alternadas de contatos tipo n e tipo p em um padrão paralelo e interdigitado. A largura, o passo e o espaçamento dessas tiras são diferentes para cada fabricante e são proprietários. Eles também decidem exatamente como a célula pode ser interconectada dentro de um módulo.

2. O Processo de Fabricação do Módulo BC: Passo a Passo

Uma linha de módulo BC compartilha muitos equipamentos com uma linha convencional, como laminadores, stringers e estações de emolduramento. Mas as etapas de interconexão e formação de strings são genuinamente diferentes. Aqui está o fluxo completo:

Agora vamos examinar cada etapa por vez.

Etapa 1: Inspeção e Classificação de Células Recebidas

As células BC chegam da fábrica de células como quadrantes, tamanho completo ou half-cut, dependendo do design do módulo. A primeira etapa corresponde a qualquer linha de módulo:

• Inspeção visual para microtrincas, lascas, contaminação ou variação de cor

• Teste I-V para Voc, Isc, Pmax e fator de preenchimento

• Imagem de eletroluminescência (EL) para detectar microtrincas, dedos quebrados, shunting ou áreas mortas

• Classificação e agrupamento de células por classe de potência, geralmente bins de 1-2,5W, e para células BC também por uniformidade de cor, já que a frente nua torna qualquer desvio de cor muito visível

Desafio específico do BC: sem metal frontal, a consistência de cor é tudo, especialmente para residencial e BIPV, onde a aparência impulsiona a venda. Muitos fabricantes de BC usam bins de cor mais restritos, às vezes classificados sob medida com colorímetros lendo Lab* valores, em comparação com módulos convencionais.

Etapa 2: String de Células / Interconexão - O Coração da Fabricação de Módulos BC

É aqui que os módulos BC se diferenciam mais dos convencionais, e onde a maioria das inovações recentes em equipamentos se concentra.

2.1 O Desafio da Interconexão

Em uma célula normal, você solda uma fita plana nas barras coletoras frontais e a dobra para a parte traseira da próxima célula. Geometria fácil.

Em uma célula BC, tanto os contatos positivos quanto os negativos ficam na parte traseira em um padrão interdigitado. Então:

• Uma simples fita de dobra frontal para traseira não funciona

• A interconexão tem que fazer a ponte entre as tiras de contato traseiras de células vizinhas

• O passo, largura e alinhamento das tiras são específicos do fabricante

• Desalinhamento durante a junção causa perdas de resistência série ou shunt

Duas abordagens de interconexão dominam a produção em massa atualmente.

Opção A: String com Adesivo Condutivo (CA)

Apoiada por fabricantes como Aiko Solar para seus módulos ABC, esta usa adesivo eletricamente condutivo (ECA), uma epóxi preenchida com prata, em vez de solda.

Processo:

1. Um dispensador de precisão aplica uma quantidade controlada de adesivo condutivo nas tiras de contato traseiras

2. O interconector, uma fita de cobre estanhada plana ou um circuito impresso flexível (FPC), é colocado sobre o adesivo

3. O conjunto cura em um forno de baixa temperatura, aproximadamente 150-180°C por 1-3 minutos, ou durante a laminação

Vantagens:

• Processamento em baixa temperatura, portanto menos estresse térmico nas células, o que importa à medida que as wafers se aproximam de 130 mícrons e abaixo

• Sem contato de ferro de solda, portanto menos microtrincas

• Capacidade de passo fino até submilímetro, combinando com o padrão interdigitado fino

• O adesivo curado permanece um pouco flexível e absorve melhor o estresse de ciclagem térmica do que a solda rígida

Desvantagens:

• ECA preenchida com prata é cara

• A cura adiciona tempo de ciclo, embora a cura em linha durante a laminação ajude

• A confiabilidade de longo prazo das juntas ECA ainda está sendo comprovada em escala, embora os primeiros dados de testes acelerados pareçam bons

Opção B: Soldagem Zero-Busbar (0BB) / Tecnologia Smart Wire

A rota mais convencional, usada por fabricantes como LONGi para módulos baseados em HPBC, geralmente com solda de baixa temperatura ou métodos SmartWire.

Processo:

1. Fios redondos ultrafinos, cerca de 0,2-0,35 mm, ou fio chato (SmartWire) são pré-colocados em um quadro de suporte

2. A célula BC é colocada com a face para cima, parte traseira exposta, sobre o conjunto de fios

3. Um termodo (barra quente) ou aquecimento infravermelho reflui brevemente a solda no fio para fixá-lo às tiras traseiras

4. O fio segue para a próxima célula

A ideia chave é 0BB, zero barramento. Em vez de soldar uma fita grossa em barramentos discretos, dezenas de fios ultrafinos tocam diretamente os finos dedos de contato traseiros, então nenhum barramento grosso é necessário.

Vantagens:

• Baseia-se em equipamentos de soldagem existentes, portanto menor capex

• As juntas de solda são bem compreendidas, então a confiabilidade é forte

• Os fios 0BB se conformam ao padrão interdigitado

Desvantagens:

• Requer controle térmico preciso, muito calor danifica wafers finos

• O alinhamento fio-contato é apertado e crítico

• Resistência em série ligeiramente maior que CA em algumas configurações

Equipamento de Stringing: A Última Geração

A partir de 2026-2027, os principais fornecedores para stringing BC incluem:

A montagem de células BC em strings é cerca de 10-15% mais lenta do que células convencionais devido ao alinhamento mais preciso, mas os fornecedores estão fechando essa lacuna rapidamente.

Passo 3: Layout das Strings e Formação da Matriz

Uma vez que as strings BC são formadas, geralmente 2xN células para layouts de meia célula, elas vão para a matriz do módulo:

• Vidro simples (vidro/backsheet) ou vidro duplo (vidro/vidro), sendo este último cada vez mais comum para BC visando alta confiabilidade e BIPV

• As strings são colocadas no encapsulante traseiro na orientação correta da série

• O espaçamento das strings segue o tamanho do módulo, por exemplo, um módulo de 72 células baseado em M10 tem aproximadamente 2278 x 1134 mm

Consideração específica do BC: As células BC empurram um pouco mais de corrente, graças ao sombreamento frontal zero, e não oferecem barras coletoras frontais como pista visual. Portanto, o layout geralmente adiciona uma verificação óptica para confirmar a polaridade da célula antes da laminação. Uma célula BC invertida é mais fácil de passar despercebida do que uma célula de contato frontal com barras coletoras óbvias.

Passo 4: Soldagem de Barras Coletoras e Conectores Cruzados

Após o layout, as fitas de barra principal conectam as strings em série para aumentar a tensão.

Para módulos BC:

• A fixação da fita de barra segue o mesmo princípio dos módulos convencionais, fita soldada às almofadas da barra coletora na borda da célula

• As células BC geralmente possuem almofadas de barra coletora feitas sob medida nas bordas, mais largas que os dedos interdigitados finos, para que a soldagem da barra permaneça gerenciável com equipamento convencional

• Alguns designs BC usam conectores de string integrados fixados durante a montagem das strings, o que pode eliminar a etapa separada de barramento

Última novidade, híbrido shingled + BC: alguns fabricantes estão testando BC shingled, cortando células BC em tiras e sobrepondo-as, de modo que nenhuma fita de barra separada é necessária. Adesivo condutor em cada sobreposição faz a conexão em série. Ainda nicho em 2025, mas promissor para layouts de alta densidade.

Passo 5: Montagem (Encapsulante + Vidro + Conjunto Backsheet/Vidro)

A montagem se parece muito com um módulo convencional.

Para um módulo BC de vidro/backsheet:

1. Folha de encapsulante traseiro, EVA ou POE, 0,45-0,5mm, vai na mesa de montagem

2. As strings/matriz BC são posicionadas sobre ela

3. A folha de encapsulante frontal vai sobre as células

4. Vidro frontal, temperado e com revestimento AR para máxima transmissão, fica por cima

Para um módulo BC vidro/vidro, cada vez mais popular:

1. Vidro frontal, encapsulante frontal, matriz de células, encapsulante traseiro, vidro traseiro (transparente para ganho bifacial ou opaco)

Notas específicas do encapsulante para BC:

• POE (Elastômero de Poliolefina) é fortemente preferido em relação ao EVA para BC devido à menor transmissão de vapor de água, que protege os contatos traseiros da corrosão por umidade; melhor resistência PID, que importa quando toda a arquitetura elétrica vive na parte traseira; e adesão mais forte à superfície metalizada lisa traseira

• A uniformidade da espessura do encapsulante importa mais aqui, porque o fluxo irregular cria diferenças ópticas na frente, o lado de exibição de um módulo BC. Encapsulante inconsistente pode deixar bolhas visíveis ou defeitos de marca d'água que se destacam em uma frente sem barras coletoras

Etapa 6: Laminação

A pilha segue para o laminador, possivelmente a máquina mais crítica em qualquer linha de módulos.

Um perfil de laminação típico para módulos BC:

Tempo total de ciclo: 25-40 minutos dependendo do encapsulante e do laminador.

Desafios específicos da laminação BC:

1. Aprisionamento de ar nos contatos traseiros. O padrão de dedos interdigitados cria micro-topografia que prende ar durante a laminação. Os principais fabricantes usam filmes encapsulantes texturizados ou com microcanais, às vezes chamados de encapsulante de ventilação, para que o ar escape mais facilmente durante as fases de vácuo.

2. Cura do adesivo condutor. Se a string utiliza CA, a laminação faz dupla função, encapsulando o módulo e curando o adesivo ao mesmo tempo. O perfil deve curar completamente o adesivo, aproximadamente 150°C por mais de 10 minutos, sem cozinhar o encapsulante.

3. Gerenciamento de curvatura das células. Células BC, especialmente as finas com 140 mícrons ou menos, podem curvar ligeiramente devido ao estresse assimétrico da metalização traseira. A laminação deve absorver essa curvatura sem deslocar o espaçamento entre células, por isso a viscosidade do encapsulante durante a gelificação é ajustada cuidadosamente.

Equipamento de laminadora para módulos BC. As mesmas marcas principais atendem tanto linhas convencionais quanto BC, mas laminadoras ajustadas para BC trazem vácuo aprimorado (duplo estágio para <0,5 mbar), uniformidade de temperatura mais rigorosa (cerca de ±1,5°C na mesa) e perfis de pressão programáveis do diafragma, de pressão suave a pressão total.

Etapa 7: Corte, Limpeza de Bordas e Emolduramento

Após a laminação, o módulo passa por:

1. Corte de bordas, removendo o encapsulante que fluiu além da borda do vidro

2. Retificação/chanframento de bordas para segurança e para eliminar pontos de tensão

3. Fixação da moldura com selante de silicone ou crimpagem mecânica

Emolduramento específico para BC. Módulos BC geralmente são produtos premium para telhados residenciais, BIPV e comerciais de alto padrão, então a aparência da moldura é importante. Molduras pretas, anodizadas ou pintadas, são padrão para manter o visual totalmente preto. Alguns módulos BC são sem moldura, apenas com selante de borda, especialmente para BIPV. Os perfis da moldura podem ser mais finos ou usar juntas de canto mais limpas para combinar com a aparência elegante da célula.

Etapa 8: Instalação da Caixa de Junção

A caixa de junção é montada na parte traseira e conectada às fitas dos barramentos.

Para módulos BC, caixas de junção de perfil baixo e pequeno relevo são preferidas, novamente por questões estéticas e ajuste em BIPV. Alguns fabricantes usam designs de caixa de junção integrada com diodos de bypass embutidos no módulo, em vez de em uma caixa externa. A soldagem ou crimpagem dos cabos da caixa de junção às pontas das fitas dos barramentos é a mesma dos módulos convencionais, mas os cabos devem ser roteados para longe da superfície traseira densa em contatos para evitar qualquer curto-circuito.

Etapa 9: Cura e Resfriamento

Após moldura e caixa de junção:

• Cura do silicone: 15-30 minutos à temperatura ambiente, ou mais rápido em túnel de ar quente a 60-80°C por 5-10 minutos

• Condicionamento térmico: alguns fabricantes passam o módulo emoldurado por um túnel de resfriamento controlado para assentar o encapsulante e aliviar tensões residuais antes do teste elétrico

Etapa 10: Teste de Flash e Imagem de Eletroluminescência (EL)

O último controle de qualidade antes da embalagem.

Teste de flash (curva I-V). Um simulador solar, geralmente classe AAA+ conforme IEC 60904-9, dispara um pulso de luz calibrado (AM1.5G, 1000 W/m2, 25°C) e lê a curva I-V completa: Pmax, Voc, Isc, FF e eficiência da área do módulo.

Módulos BC rotineiramente atingem:

• 22,5-24,0% de eficiência do módulo para formatos convencionais de 182mm ou 210mm

• 580-620W para um módulo padrão de 72 células half-cut usando células M10

Imagem de eletroluminescência (EL). A corrente é injetada sob polarização direta e uma câmera infravermelha captura o brilho. Pontos escuros indicam microtrincas, dedos ou tiras de contato quebrados, shunting ou células mortas.

Nota específica sobre EL para BC. O EL para módulos BC é feito pela parte traseira, onde vivem os contatos e caminhos de corrente. As imagens diferem do EL de células frontais; o padrão de dedos interdigitados aparece claramente e os defeitos parecem diferentes. Operadores e sistemas de EL baseados em IA precisam de bibliotecas de defeitos específicas para BC.

Etapa 11: Inspeção Visual, Rotulagem e Embalagem

Etapas finais:

• Inspeção visual para defeitos cosméticos, arranhões no vidro frontal, falhas na moldura, excesso de selante

• Rotular com dados elétricos, certificações (IEC 61215, IEC 61730, MCS, UL e outras), número de série, data de fabricação

• Embalagem, geralmente 30-36 módulos por palete, com protetores de canto, cintados e envelopados

Como os módulos BC estão no segmento premium, os níveis de qualidade costumam ser mais altos: alguns fabricantes realizam inspeção EL 100% em vez de amostragem, os padrões cosméticos são mais rigorosos (sem defeitos visíveis dentro da área ativa) e a embalagem pode incluir materiais de marca ou guias do instalador para o público residencial.

3. Principais Considerações de Qualidade e Confiabilidade para Módulos BC

4. O Estado da Fabricação de Módulos BC em 2026-2027

O mercado de módulos BC está crescendo rapidamente:

• A LONGi apostou tudo no BC (HPBC 2.0) como sua próxima tecnologia mainstream, com metas de capacidade anunciadas acima de 50 GW até o final de 2025

• A Aiko Solar expandiu o ABC para escala multi-GW, com eficiência de célula em produção acima de 25,5%

• Tongwei, JinkoSolar e Risen Energy estão desenvolvendo variantes TBC (híbrido TOPCon-BC) ou BC puro para produção em 2025-2026

• A Maxeon continua fabricando módulos IBC premium em suas fábricas na Malásia e no México

• Fornecedores de equipamentos como Autowell, SC Solar e Leadmicro lançaram sistemas de string e layup dedicados para BC

A eficiência em nível de módulo agora atinge 23,0-24,0% para módulos BC comerciais (silício de junção única), com classes de potência acima de 600W em formatos padrão.

A diferença de custo entre módulos BC e TOPCon diminuiu para aproximadamente 0,05-0,10 yuan/Wp, abaixo de cerca de $0,02/Wp, e muitos analistas esperam que o BC atinja paridade de custo com TOPCon até 2026-2027, à medida que a utilização de equipamentos aumenta e a prata por watt continua caindo.

5. Conclusão: Fabricação de Módulos BC - Mais do que Apenas uma Mudança de Célula

Construir um módulo BC não é apenas colocar células BC em uma linha convencional. Interconexão, escolha do encapsulante, receita de laminação, protocolo de inspeção e padrões de qualidade precisam de soluções específicas que respeitem a geometria e a proposta de valor das células de contato traseiro.

O lado positivo: os equipamentos, materiais e know-how de processo estão amadurecendo rapidamente. O que servia apenas ao mercado residencial premium há cinco anos agora está na fronteira da adoção mainstream em escala de GW.

Para quem está considerando o caminho BC, o conselho é simples. Primeiro, acerte a etapa de interconexão, é onde cerca de 80% do trabalho do processo reside. Faça o stringing corretamente, escolha o encapsulante certo, e o resto da linha é mais evolução do que revolução.

A era dos módulos back-contact chegou.

Visão da Ooitech

Continuamos dizendo aos clientes a mesma coisa quando perguntam sobre linhas BC: todo o jogo está no stringer e no encapsulante, não no resto da linha. Torne a dispensação de CA repetível e escolha um bom POE, e uma linha de módulos bem construída lida com a geometria de contato traseiro sem drama. Uma coisa que vale a pena destacar: a Ooitech fornece apenas linhas de montagem de módulos, não produção de células, então um projeto BC combina nossos equipamentos de layup, laminação e teste com as células BC que você adquirir. Se quiser ver esse fluxo em funcionamento em uma fábrica real, o canal do YouTube da Ooitech em www.youtube.com/ooitech é um bom lugar para assistir a filmagens reais de stringing e laminação.