Celle solari BC spiegate: struttura, differenze, processo di produzione e principio di saldatura dei fili
Introduzione al Prodotto
La cella solare BC, abbreviazione di cella solare a contatto posteriore, è una tecnologia di celle al silicio cristallino ad alta efficienza in cui l'emettitore, il campo superficiale posteriore e gli elettrodi metallici sono tutti posizionati sul lato posteriore della cella. La sua forma base è solitamente nota come IBC, o contatto posteriore interdigitato cella.
Rispetto alle celle convenzionali al silicio cristallino, la caratteristica più evidente delle celle BC è l'assenza di linee di griglia metalliche sulla superficie anteriore. Poiché il lato anteriore è privo di ombreggiature di barre collettrici e dita, più luce solare può raggiungere la superficie della cella, la perdita ottica è ridotta e l'area di generazione effettiva di potenza è aumentata. Questo è il motivo per cui le celle BC sono spesso utilizzate per moduli solari ad alta efficienza e alta estetica.
Cosa Rende Diverse le Celle BC
La differenza chiave tra le celle BC e le celle PERC, TOPCon o HJT non è semplicemente il tipo di wafer o un singolo strato di passivazione. L'idea centrale della tecnologia BC è strutturale: la giunzione PN e gli elettrodi metallici vengono spostati sul lato posteriore della cella.
Ad esempio, TOPCon è spesso discusso in relazione a substrati di silicio di tipo N, passivazione del lato anteriore e strutture di contatto passivato a ossido tunnel sul lato posteriore. PERC si basa solitamente sul miglioramento della passivazione posteriore. HJT utilizza passivazione al silicio amorfo e contatto a eterogiunzione. BC, invece, si concentra sulla rimozione dell'ombreggiatura dell'elettrodo anteriore spostando la struttura di raccolta della corrente sul retro.
Per questo motivo, la BC può anche essere combinata con altre tecnologie di celle. La tecnologia BC pura è generalmente rappresentata dalla IBC. TOPCon più BC può formare la tecnologia TBC; HJT più BC può formare la tecnologia HBC. HPBC è comunemente nota come una via correlata alla IBC di tipo P, mentre ABC si riferisce alla tecnologia All Back Contact, spesso discussa insieme a concetti di riduzione dell'argento o design senza argento.
Parametri Tecnici
Struttura tipica di una cella BC
Prendendo la IBC come esempio, il cambiamento strutturale più importante è che sia la giunzione PN che gli elettrodi metallici si trovano sul lato posteriore della cella. La superficie anteriore è principalmente utilizzata per l'assorbimento della luce e la passivazione, mentre la superficie posteriore completa la separazione dei portatori e la raccolta di corrente attraverso regioni positive e negative interdigitale.
| Articolo | Descrizione |
|---|---|
| Tipo di cella | cella solare a contatto posteriore |
| Via tecnologica di base | IBC, Interdigitated Back Contact |
| Caratteristica del lato anteriore | Nessuna ombreggiatura della griglia metallica sul lato anteriore |
| Caratteristica del lato posteriore | Elettrodi positivi e negativi disposti sul lato posteriore |
| Progettazione strutturale principale | Giunzione PN ed elettrodi metallici spostati sul lato posteriore |
| Vantaggio principale | Riduzione della perdita di ombreggiatura ottica e miglioramento dell'area effettiva di assorbimento della luce |
| Vie compatibili | IBC, TBC, HBC, HPBC, ABC e altre strutture basate su BC |
| Impatto sul processo del modulo | Richiede una logica di saldatura dei fili diversa rispetto alle celle PERC, TOPCon e HJT |
Processo di fabbricazione della cella IBC
Un tipico processo di cella IBC può essere riassunto come segue:
Lucidatura chimica e rimozione dei danni
Diffusione in tubo BBr3
Crescita della maschera in ossigeno secco
Serigrafia per apertura locale BSF
Diffusione in tubo POCl3
Testurizzazione
Passivazione su entrambi i lati
Serigrafia per apertura locale di contatto
Metallizzazione serigrafica
La sfida principale della tecnologia BC è come preparare regioni di tipo p e di tipo n di alta qualità sul retro della cella in un pattern interdigitato. In un processo tipico, una maschera di diffusione interdigitata contenente boro può essere stampata sul lato posteriore. Dopo la diffusione, il boro entra nel substrato di tipo N e forma la regione p+. L'area senza la maschera stampata può quindi formare la regione n+ attraverso la diffusione di fosforo.
Sul lato anteriore, viene utilizzata una texturizzazione a piramidi per migliorare la cattura della luce, mentre viene formato un campo superficiale frontale, spesso chiamato FSF, per migliorare le prestazioni elettriche. Questa combinazione di gestione ottica e raccolta dei portatori sul lato posteriore è uno dei motivi per cui la tecnologia BC è attraente per i moduli premium.
Vantaggi Tecnici
Nessuna ombreggiatura della griglia sul lato anteriore
Il vantaggio più diretto delle celle BC è che la superficie anteriore non ha linee di griglia metalliche. Ciò riduce la perdita per ombreggiatura e aumenta l'utilizzo della luce. Per l'aspetto del modulo, la superficie anteriore completamente nera o quasi uniforme può anche offrire un effetto visivo più pulito, particolarmente attraente nelle applicazioni fotovoltaiche distribuite commerciali, industriali e relative agli edifici.
Maggiore potenziale di efficienza
Poiché la superficie anteriore può ricevere più luce incidente, le celle BC hanno un forte vantaggio teorico e pratico in termini di efficienza. Se combinate con tecnologie di passivazione avanzate come TOPCon o HJT, le strutture BC possono migliorare ulteriormente l'efficienza di conversione.
Integrazione tecnologica flessibile
BC non è limitata a un'unica via di cella. Può funzionare come struttura piattaforma e combinarsi con altre tecnologie ad alta efficienza. Questo è il motivo per cui l'industria discute percorsi come TBC, HBC, HPBC e ABC. La direzione comune è la stessa: ridurre la perdita ottica, migliorare la raccolta dei portatori e aumentare la potenza in uscita del modulo.
Design speciale della griglia sul lato posteriore
Poiché sia gli elettrodi positivi che quelli negativi si trovano sul lato posteriore, la disposizione della griglia delle celle BC è molto diversa da quella delle celle convenzionali. L'esempio seguente utilizza linee rosse per i busbar positivi e linee blu per i busbar negativi, prendendo come esempio una disposizione posteriore a 18BB.
Quando vengono mostrati anche i finger sottili, i finger positivi e negativi sono disposti in un pattern interdigitato. Le regioni della giunzione PN sono anch'esse distribuite in modo interdigitato simile. I busbar principali raccolgono la corrente incrociandosi e connettendosi con la corrispondente struttura dei finger.
Dall'immagine reale della cella BC, possiamo vedere non solo le linee della griglia sul lato posteriore, ma anche i punti PAD su entrambi i lati della mezza cella. Questi punti PAD sono importanti per la connessione elettrica e la progettazione della saldatura, specialmente in strutture di interconnessione ad alta densità.
Applicazione del Prodotto
Principio di saldatura delle stringhe di celle BC
La saldatura delle celle BC è diversa dalla saldatura convenzionale delle celle PERC o TOPCon. Per le celle comuni a doppia griglia, il nastro di solito si collega dal lato posteriore di una cella al lato anteriore della cella successiva. Nelle celle BC, sia gli elettrodi positivi che negativi sono sul lato posteriore, quindi il nastro di saldatura deve seguire un percorso di connessione diverso.
Come mostrato nel diagramma, la saldatura delle stringhe BC realizza la connessione in serie delle celle utilizzando nastri di saldatura in un pattern ciclico e sfalsato tra due celle adiacenti. Questo è diverso dal metodo di saldatura utilizzato per le celle TOPCon, dove il nastro va dal retro di una cella al fronte della cella successiva.
Una cella intera può essere divisa in due mezze celle, A e B. Gli elettrodi della mezza cella A e della mezza cella B sono disposti in modo opposto. Durante la saldatura delle stringhe di celle BC, il nastro dalla cella di partenza viene tirato fino all'elettrodo negativo della mezza cella A e poi tagliato. La seguente logica di connessione viene quindi ripetuta:
Dall'elettrodo positivo della mezza cella A sulla cella 1 all'elettrodo negativo della mezza cella B sulla stessa cella
Dall'elettrodo positivo della mezza cella B sulla cella 1 all'elettrodo negativo della mezza cella A sulla cella 2
Ripetere il ciclo sopra per completare la connessione della stringa di celle
Nell'area evidenziata, il nastro è in realtà un nastro continuo. Colori diversi sono usati solo per rendere più facile la comprensione della relazione tra elettrodo positivo e negativo. Il diagramma mostra chiaramente il pattern di saldatura ciclico sfalsato sulla cella BC.
La stringa di celle completata mostra come i nastri di saldatura sono disposti su più celle BC. Questo tipo di stringatura richiede un posizionamento accurato del nastro, un controllo stabile della tensione, un posizionamento preciso e una buona comprensione del pattern degli elettrodi sul lato posteriore.
Il diagramma di flusso corrente spiega ulteriormente il principio di connessione in serie. Poiché il percorso della corrente è formato sul lato posteriore attraverso un instradamento sfalsato dei ribbon, le attrezzature di stringatura BC e il controllo del processo sono più impegnativi rispetto alla saldatura standard dei ribbon per le celle tradizionali.
Contatto e Acquisto
Note pratiche per la produzione di moduli BC
Per i produttori che intendono produrre moduli BC, la sezione di stringatura delle celle è uno dei punti di processo più importanti. Il design dell'elettrodo sul lato posteriore significa che la logica di stringatura convenzionale non può essere semplicemente copiata. Le attrezzature devono supportare un allineamento accurato dei contatti posteriori, un'alimentazione controllata dei ribbon, una temperatura di saldatura stabile e un'ispezione affidabile dopo la saldatura.
In produzione, gli ingegneri dovrebbero prestare molta attenzione allo spostamento dei ribbon, alla qualità dei giunti di saldatura, al rischio di rottura delle celle, alla corrispondenza dei punti PAD e alla coerenza del percorso della corrente. Qualsiasi piccola deviazione nella saldatura sul lato posteriore può causare un aumento della resistenza, una perdita di potenza o problemi di affidabilità dopo la laminazione e il funzionamento a lungo termine all'aperto.
Il punto di vista di Ooitech
Come fornitore di attrezzature, la vediamo così: la tecnologia BC non è solo un miglioramento dell'efficienza delle celle, ma anche una sfida nella produzione di moduli, specialmente nella precisione della saldatura delle stringhe e nel controllo dell'interconnessione sul lato posteriore. Per una linea di produzione di pannelli solari, la chiave è abbinare il design della stringatrice con il modello reale degli elettrodi delle celle BC, piuttosto che trattarlo come un processo TOPCon o PERC modificato. A nostro avviso, le fabbriche che valutano i moduli BC dovrebbero verificare la stabilità della saldatura, l'instradamento dei ribbon e le prestazioni EL su scala pilota prima di passare alla produzione di massa.
