# Como cortar células solares de várias peças melhor? > Um estudo da Nano Energy da Universidade de Soochow derruba 20 anos de sabedoria da indústria: sob corte de baixo dano, o lado da junção p-n na verdade coleta ![Como cortar células solares de várias peças melhor?](https://cdn.ooitech.com/static/upload/image/20260805/15ce62ff44f3df3b9754e60099c852f1.webp) - ** 2026-08-05 - ** 175 Visualizações - ** [Blog](./Blog.html) ## Como cortar células solares de várias peças melhor? **Resposta rápida:** Cortar uma célula inteira em metades, terços ou pedaços menores aumenta a potência do módulo ao reduzir a corrente que cada tira transporta, o que diminui a perda resistiva na fita. O benefício diminui à medida que a tira fica menor, e o custo mecânico aumenta. Três abordagens dominam. A gravação a laser seguida de quebra mecânica é a mais rápida e introduz a menor carga térmica, mas a qualidade da borda de quebra depende da profundidade da gravação. O corte total a laser separa a célula apenas com o feixe e proporciona uma borda mais limpa em velocidade menor. A separação térmica a laser combina um laser com uma etapa de resfriamento para que a trinca se propague ao longo de um caminho controlado. As dimensões relevantes vão de um comprimento de onda de laser de 532 nm até tamanhos de recurso próximos de 1 µm e 20 µm a 100 µm, e a tensão da tira é baixa — cerca de 0,55 V —, portanto os ganhos vêm da resistência, não da tensão. Fabricação de Módulos Fotovoltaicos · por Jerry, Ooitech ## Introdução TOPConPara estudar o "comportamento elétrico intrínseco da junção p-n", primeiro é preciso resolver um problema complicado. O tradicional Buscando maior potência do módulo, engenheiros frequentemente fatiam uma célula grande em 1/2, 1/3 ou até mais "pequenas células", e então as reconectam em série e paralelo dentro de um módulo. O objetivo é reduzir a corrente e diminuir a perda de potência resistiva. Mas cada corte deixa uma "ferida" não passivada ao longo da borda da célula. Essas feridas se tornam armadilhas de portadores e consomem a tensão de circuito aberto (Voc) e o fator de preenchimento (FF). Quanto menor fica a subcélula, mais essa perda por recombinação de borda prejudica. O método industrial mais comum hoje, "scribing a laser + clivagem mecânica" (L&C), deixa sérios danos térmicos ao longo do corte. E por anos o setor concordou em uma coisa: fazer o scribing no lado da junção p-n causa o maior dano, então "o lado da junção p-n é o principal gargalo para a perda de borda". Essa crença deu origem ao truque padrão de "fazer o scribing a partir do lado n-n+ para proteger a junção p-n". Mas será que esse "senso comum" amplamente aceito realmente reflete o comportamento elétrico intrínseco da junção p-n? Ou é apenas um artefato do calor do laser? ## Descoberta Central: Um Comportamento Elétrico Intrínseco Que Quebra o Consenso Uma equipe de pesquisa do instituto FUNSOM da Universidade de Soochow publicou um trabalho na Nano Energy usando um novo método de corte de baixo dano que chamam de "clivagem rotacional a 45°". Ele evita habilmente o dano térmico do laser e investiga o verdadeiro comportamento elétrico intrínseco da borda da junção p-n. A conclusão surpreendeu o setor: Sob corte de baixo dano, a eficiência de coleta de portadores na borda do lado da junção p-n é na verdade maior que no lado n-n+. Em termos simples: fazer o scribing a partir do lado da junção p-n é a melhor estratégia industrial. Isso vira vinte anos de prática aceita de cabeça para baixo. ## Como Abrir a Borda da Célula Sem Prejudicá-la deixa uma camada refundida e ressolidificada, além de microfissuras e um acúmulo de danos térmicos ao longo da borda, e tudo isso obscurece qualquer observação da junção p-n e do comportamento de recombinação de superfície. A equipe seguiu um caminho diferente, usando a natureza de clivagem anisotrópica dos cristais de silício para propor um método de "clivagem rotacional de 45°": [corte a laser](https://www.ooitech.com/SC-20P-Automatic-Solar-Cell-Laser-Cutting-Machine-High-Precision-BC-Cell-Processing-Equipment.html) leaves a re-melted and re-solidified layer, plus microcracks and a pile of thermal damage along the edge, and all of that muddies any observation of the p-n junction and the surface recombination behavior. The team went a different way, using the anisotropic cleaving nature of silicon crystals to propose a "45° rotational cleaving" method: Passo um: girar a lâmina 45° no plano. Passo dois: pré-riscar uma linha rasa no plano (100) com um riscador de diamante. Passo três: clivar ao longo da família de planos {110} para obter uma seção transversal atomicamente plana e termicamente livre de danos. A seção transversal da borda obtida dessa forma mantém sua integridade estrutural e elétrica. Combinada com uma técnica de imageamento de fotovoltagem de resolução micrométrica, você pode escanear o comportamento elétrico próximo à borda ponto a ponto, sem prejudicar a junção p-n. O experimento usou um laser de 532 nm (profundidade de penetração de cerca de 1,3 µm), alcançando aproximadamente 1 µm de resolução espacial sob uma objetiva de 50×, o suficiente para capturar o comportamento de decaimento da fotovoltagem dentro de dezenas de micrômetros da borda. ## Achados Experimentais Figura 1. Efeito do corte na integridade da junção p-n (a, b), esquema do método de clivagem rotacional a 45° (c, d), e esquemas das três estruturas de células de alta eficiência (e-g). A Figura 1a mostra o processo tradicional de L&C fazendo o scribing no lado da junção p-n: primeiro um laser ablaciona um sulco na superfície da célula (a marca Laser), depois a força mecânica rompe a célula. A Figura 1b é a seção transversal por SEM da borda após o corte L&C. Você pode ver claramente que a seção se divide em duas zonas. A parte superior é a "região de ablação a laser", mostrando uma morfologia evidente de refundição e ressolidificação. A parte inferior é a "região separada por tensão", rasgada pela força mecânica, deixando muitas microfissuras irregulares e poças de fusão. Esse dano térmico é exatamente o que impulsiona o pico de corrente de fuga e a queda no desempenho da célula. Vale notar: quando o laser faz o scribing no lado da junção p-n, a própria junção p-n fica completamente destruída pelo calor. Então o "fenômeno" que o setor sempre viu, de que "o lado da junção p-n é o gargalo da perda de borda", é na verdade um artefato do dano térmico. A Figura 1c mostra o método de clivagem rotacional a 45° proposto aqui: girar a lâmina 45° em torno do eixo no plano, riscar o plano (100) com um riscador de diamante, depois rasgar ao longo do plano de clivagem {110}. A Figura 1d é a imagem por SEM da borda clivada, barra de escala de 20 µm. A seção transversal é extremamente plana e limpa, sem nenhum vestígio de fusão, preservando perfeitamente a estrutura e a integridade elétrica da junção p-n. Essa é a chave para estudar o "comportamento intrínseco". Este trabalho analisa três tecnologias mainstream de células de alta eficiência do tipo n: TOPCon, SHJ e TBC. Elas compartilham um traço comum. Sobre um substrato de c-Si tipo n, elas carregam tanto uma junção p-n (homo ou heterojunção) quanto uma junção alto-baixo n-n+. Então estudar o comportamento de suas bordas fornece orientação direta para a produção industrial real. Figura 2. Análise de fotovoltagem da borda frontal de células TOPCon, SHJ e TBC. A Figura 2a mostra o laser de 532 nm escaneando da borda da superfície frontal da célula para dentro, trabalhando com um estágio de precisão XY e um amplificador elétrico para registrar o sinal de fotovoltagem em tempo real, finalmente construindo um mapa 2D de fotovoltagem. A Figura 2b é a imagem de fotovoltagem da face frontal de TOPCon, SHJ e TBC (da esquerda para a direita). Cor mais brilhante significa maior fotovoltagem. Todas as três células mostram uma evidente "faixa de gradiente" dentro de ~100 µm da borda, com fotovoltagem menor mais próxima da borda. Essa é a evidência direta da perda por recombinação de borda. Comparando as três: TOPCon tem a maior fotovoltagem (0,40–0,55 V) e satura mais rápido. TBC tem a menor (0,36–0,49 V) e decai mais lentamente, significando que sua recombinação de borda é a pior. Esse resultado vai contra o senso comum de que "a junção p-n é o gargalo", porque a face frontal (o lado voltado para a luz) é geralmente exatamente onde a junção p-n fica. A Figura 2c normaliza o perfil de fotovoltagem extraído ao longo da linha tracejada preta na Figura 2b. Todas as três curvas mostram "baixo na borda, alto no platô", mas a velocidade de saturação (que reflete o comprimento de recombinação de borda) difere claramente: - TOPCon: região de decaimento mais curta, quase saturação dentro de cerca de 100 µm, menor perda de borda. - SHJ: região de decaimento intermediária, quase saturação em ~200 µm. - TBC: recuperação mais lenta, estendendo-se até ~500 µm antes da saturação completa, a pior perda de borda. A Figura 2d explica a física por trás das diferenças. Um buraco fotogerado acaba fazendo uma de duas coisas: sendo coletado por um eletrodo, ou derivando até a borda e recombinando. ### TOPCon: emissor na frente, caminho ultracurto de coleta de buracos A superfície frontal é um emissor p+. Os buracos só precisam atravessar o emissor muito fino para serem coletados pelo eletrodo frontal, então a maioria dos buracos "nunca tem a chance" de alcançar a borda. Ao mesmo tempo, o campo forte formado por emissor p+ / SiOx / n-poly-Si permanece efetivo também na borda, separando rapidamente os portadores. Essa é a razão fundamental pela qual o TOPCon tem a menor perda de borda. ### SHJ: a frente coleta elétrons, os buracos fazem o caminho longo A superfície frontal do SHJ é n-a-Si:H, que coleta elétrons. Os buracos precisam difundir todo o caminho até o p-a-Si:H traseiro antes de poderem ser coletados, um caminho muito longo. Some a isso a camada TCO altamente condutiva agindo como uma "rodovia", transportando muitos buracos lateralmente em direção à borda, e a recombinação de borda aumenta notavelmente. ### TBC: todos os eletrodos na parte traseira, aniquilação total No TBC, todos os eletrodos ficam na parte traseira. Os portadores gerados na superfície frontal precisam viajar lateralmente por toda a lâmina para serem coletados. Pior ainda, a camada de passivação Al2O3 frontal carrega muita carga negativa fixa, induzindo uma camada de acumulação de buracos na superfície do Si e formando um "canal condutor de buracos" que empurra os buracos ainda mais fortemente em direção à borda. Nota rápida: o comportamento da fotovoltagem no lado frontal é determinado principalmente por duas coisas, a "distância de coleta de portadores" e "se existe um canal de transporte lateral", e não tem nada a ver com a direção da própria junção p-n. Figura 3. Análise da fotovoltagem de borda no lado traseiro de células TOPCon, SHJ e TBC. A Figura 3a esboça a varredura a laser a partir da borda do lado traseiro. A Figura 3b é o mapa 2D de fotovoltagem correspondente. Comparado com a Figura 2b, todas as três células mostram fotovoltagem do lado traseiro menor que a do lado frontal (porque a superfície frontal geralmente tem melhor design antirreflexo e maior aproveitamento da luz). A Figura 3c revela algo interessante: o "vencedor" da borda do lado traseiro passa a ser o TBC. Embora o SHJ também tenha uma junção p-n na parte traseira, sua fotovoltagem de borda é na verdade menor que a do TOPCon, o que mostra ainda mais que a "posição da junção p-n" não é o único fator que decide a perda de borda. A Figura 3d esboça o mecanismo de transporte de portadores minoritários no lado traseiro. A parte traseira é especial: o n-poly-Si traseiro mantém uma alta concentração de elétrons, formando um ambiente de campo forte que suprime buracos mas promove a coleta de elétrons. ### Lado traseiro do TOPCon: a "via rápida" dos buracos é suprimida A alta concentração de elétrons no n-poly-Si traseiro suprime o transporte de buracos. Os buracos precisam atravessar todo o substrato n-type c-Si para alcançar o emissor p+ frontal antes de serem coletados. Esse "transporte de longa distância" torna a fotovoltagem do lado traseiro geralmente menor, mas também reduz o número de buracos que alcançam a borda. ### Lado traseiro do SHJ: a heterojunção é forte, mas o TCO é uma faca de dois gumes A heterojunção n-type c-Si / p-a-Si:H do SHJ realmente oferece separação de portadores mais forte que o TOPCon, mas seu TCO tem baixa resistência lateral e ainda "curto-circuita" uma boa parte dos buracos até a borda. O resultado: forte capacidade de separação não equivale a pequena perda de borda. ### Lado traseiro do TBC: o HSC de buracos está bem ali na parte traseira, uma vantagem de jogar em casa O HSC do lado traseiro do TBC enfrenta diretamente os buracos fotogerados. Os portadores são coletados logo na parte traseira, então muito menos fluem para a borda, e a fotovoltagem do lado traseiro satura mais rapidamente. Nota rápida: o comportamento da fotovoltagem do lado traseiro mostra uma tendência "invertida" em relação à frente. O TBC é o pior na frente mas o melhor na parte traseira, mostrando que "qual lado enfrenta a luz" importa mais que "qual lado é a junção p-n". Figura 4. Modelo de distribuição de fotovoltagem em seção transversal de células TOPCon e SHJ. Se as Figuras 2 e 3 olham a borda "de lado", então a Figura 4 a corta "transversalmente". O laser varre diretamente na seção transversal, então você vê todo o comportamento elétrico da junção p-n até n-n+ de uma só vez. Esta é a parte mais original do estudo. A Figura 4a é o mapa de fotovoltagem em seção transversal do TOPCon, da esquerda para a direita o lado frontal (emissor p+ / junção p-n) e o lado traseiro (n-poly-Si / junção n-n+). Você pode ver que o lado esquerdo (junção p-n) é mais brilhante no geral, e o lado direito (n-n+) é mais escuro. A curva extraída na Figura 4b é muito clara: do lado da junção p-n para o lado n-n+, a fotovoltagem cai monotonicamente, com toda a região de decaimento em torno de 100 µm. Esse resultado rejeita categoricamente a visão tradicional de que "a junção p-n é o gargalo da perda de borda", porque sob condições de baixo dano o lado da junção p-n é, ao contrário, a zona de alta fotovoltagem. A Figura 4c dá a razão física: no lado da junção p-n (emissor p+) os portadores minoritários (buracos) percorrem apenas uma curta distância para serem coletados, enquanto no lado n-n+ (a região n-poly-Si) os buracos precisam atravessar todo o n-type c-Si para alcançar o emissor p+, um caminho longo com alta probabilidade de recombinação, então a perda é maior. As Figuras 4d–f mostram exatamente a mesma tendência em células SHJ: da junção p-n traseira (p-a-Si:H / n-c-Si) até a junção n-n+ frontal (i/n-a-Si:H / n-c-Si), a fotovoltagem novamente cai monotonicamente. Essa regularidade se mantendo em diferentes estruturas de células é um dos argumentos centrais do estudo. Para descrever isso quantitativamente, a equipe derivou um modelo unidimensional de difusão de portadores minoritários. A Figura 4g é o esquema do modelo, mostrando a curva (laranja) decaindo monotonicamente do lado da junção p-n (contato seletivo de buracos, HSC) em direção ao lado ESC (contato seletivo de elétrons, ESC). A Figura 4h compara ainda o comportamento dos portadores nos lados HSC e ESC: - Lado HSC: os portadores minoritários (buracos) são coletados ao longo de uma curta distância, baixa probabilidade de recombinação. - Lado ESC: os portadores minoritários precisam difundir uma longa distância para alcançar o HSC, recombinando-se intensamente ao longo do caminho. - O mecanismo de separação de portadores da junção p-n tem o duplo benefício de contato fortemente dopado mais contato passivado, mais eficiente que uma simples junção alto-baixo (n-n+). Nota rápida: o modelo de fotovoltagem em seção transversal confirma quantitativamente que "o desempenho elétrico do lado da junção p-n supera o lado n-n+", e propõe o "comprimento de difusão de portadores minoritários L" como uma nova métrica para avaliar a perda de borda. Figura 5. Análise de fotovoltagem em seção transversal de uma célula TOPCon feita pelo método industrial de separação térmica a laser (TLS). Para verificar se a conclusão do método de clivagem a 45° se mantém para o corte industrial, a equipe utilizou o método de "separação térmica por laser" (TLS) (Figura 5a) — primeiro um laser pré-trata o lado da junção p-n (o Pré-sulcamento na figura), depois a água de resfriamento auxilia a separação. O TLS é uma das técnicas de corte de baixo dano reconhecidas atualmente. A Figura 5b é a imagem de fotovoltagem em seção transversal do TOPCon após o corte TLS: o lado esquerdo (junção p-n) é claramente mais brilhante que o lado direito (n-n+). A curva quantitativa na Figura 5c mostra que, da junção p-n até o lado traseiro, a fotovoltagem ainda cai monotonicamente, totalmente consistente com o resultado da clivagem a 45°. Verificação chave: mesmo com o método TLS industrial (fatiamento diretamente do lado da junção p-n), a fotovoltagem ainda mostra a tendência de "junção p-n alta, n-n+ baixa". Isso indica que, sob corte de baixo dano, a "junção p-n" não é de forma alguma um gargalo, mas sim onde está a vantagem. A experiência prévia da indústria de que "o lado da junção p-n tem melhor desempenho" no corte TLS finalmente é confirmada tanto por experimento quanto por teoria. Figura 6. Análise de fotovoltagem em seção transversal de células TBC e THBC, além de um esquema da estratégia de corte de junção p-n de baixo dano. As Figuras 6a e 6b são as imagens de fotovoltagem em seção transversal das células TBC e THBC. A TBC tem a maior fotovoltagem, 0,39 V, e a THBC é ligeiramente inferior (0,21 V), mas ambas mostram a clara distribuição espacial "junção p-n brilhante, n-n+ escuro". As curvas extraídas nas Figuras 6c e 6d seguem o mesmo padrão da Figura 4: declínio monotônico da junção p-n em direção a n-n+. Vale menção especial o pequeno inset na Figura 6c: a "distribuição direcional" da fotovoltagem para cada estrutura de célula mostra um padrão "denso no canto superior esquerdo, esparso no canto inferior direito", significando que a vantagem elétrica do lado da junção p-n é universal entre estruturas e processos. A Figura 6e explica o que torna as células de contato traseiro especiais: a HSC coleta buracos "nas proximidades" na parte traseira, e a ESC coleta elétrons "nas proximidades" na parte traseira. Os portadores minoritários (buracos) gerados na região da junção p-n precisam apenas de uma curta distância para alcançar a HSC, então a perda é pequena; os portadores minoritários na região n-n+ têm que fazer uma longa jornada, então a perda é maior. Esse padrão corresponde exatamente ao TOPCon e ao SHJ. Com base em todas essas evidências, a equipe propôs uma estratégia de corte totalmente nova na Figura 6f: ### Recomendação da indústria Sob corte de baixo dano (como TLS), você deve cortar a partir do lado da junção p-n. Motivo: o lado da junção p-n tem maior eficiência de separação de portadores além de um caminho de transporte de portadores minoritários mais curto. Mesmo sob alguma perturbação de processo, mantém um desempenho elétrico decente. Esta recomendação derruba vinte anos de prática industrial de "evitar tocar na junção p-n". ## Visão da Ooitech Honestamente, esta é uma daquelas descobertas que silenciosamente reescrevem um hábito de nível de linha em vez de uma especificação de manchete. A lição para quem opera uma linha tipo n: combine sua receita de corte a laser com a própria física de portadores da célula, e não estacione cegamente o sulco no lado n-n+ só porque essa era a regra antiga. A separação de baixo dano (estilo TLS) é o verdadeiro facilitador aqui, e ajustar esse processo em uma máquina de corte a laser para células solares é exatamente onde os fabricantes de módulos ganham ou perdem Voc e FF reais. Construímos nossas estações de corte e stringing para manter o dano de borda baixo em formatos TOPCon, SHJ e BC, então esse tipo de pesquisa se mapeia diretamente para a produção. Se você quiser ver como essas etapas se parecem em uma linha em operação, o canal do Ooitech no YouTube em [www.youtube.com/ooitech](http://www.youtube.com/ooitech) vale a pena seguir. --- ##### Etiquetas : ![](/template/ooitech/assets/img/shape/06.png) ![](https://cdn.ooitech.com/runtime/image/w800_h700_fitblur_v2_w800_h700_fitblur_v2_1757399770541443.webp) ### Solicitar Um Orçamento Todos os carregamentos são seguros e confidenciais. ## Entregamos experiência em que pode confiar o nosso serviço Equipamento Direto da Fábrica. ![](/template/ooitech/assets/img/icon/money-2.svg) ### Vantagens Económicas Entregamos valor excecional, maximizando resultados enquanto otimizamos orçamentos para os clientes. ![](/template/ooitech/assets/img/icon/staff.svg) ### A Nossa Equipa Experiente Os nossos profissionais qualificados especializam-se em soluções inovadoras e estratégias personalizadas. ![](/template/ooitech/assets/img/icon/certified.svg) ### Mais de 15 Anos de Experiência no Setor Experiência profunda garante resultados fiáveis, atentos às tendências e comprovados para o sucesso. ![](https://cdn.ooitech.com/static/upload/image/20250910/1757477357667605.webp ) ![](https://cdn.ooitech.com/static/upload/image/20250910/1757477724911512.webp) ![](/template/ooitech/assets/img/shape/06.png) ## O Que Os Nossos Clientes Dizem sobre nós Os testemunhos dos clientes elogiam a nossa profunda compreensão dos seus desafios, o que conduz a soluções inovadoras e a um forte ROI. 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Elimina o efeito de capacitância. Compatível com IEC 60904-9:2020.