Celle solari BC spiegate: struttura, differenze
Indice
Risposta rapida: Una cella solare BC, abbreviazione di back-contact, è una cella in silicio cristallino ad alta efficienza con entrambi i contatti, positivo e negativo, sulla faccia posteriore. Spostare i contatti dalla parte anteriore elimina l'ombreggiamento delle barre collettrici che una cella convenzionale accetta, quindi una maggiore area della cella è disponibile per la luce, ed elimina anche la necessità di una striscia di saldatura anteriore. Il costo è un pattern posteriore più denso: poiché entrambe le polarità sono interdigitate sul retro, la metallizzazione posteriore e l'isolamento tra i due gruppi di contatti devono essere definiti con molta più precisione rispetto a una cella TOPCon o PERC. Questa complessità posteriore è ciò che rende le celle BC più costose da produrre e più impegnative da stringere, ed è il motivo per cui l'architettura è rimasta nei livelli di prodotto ad alta efficienza invece di passare al mercato di volume dove si colloca TOPCon.
Produzione di moduli fotovoltaici · di Jerry, Ooitech
Introduzione al prodotto
La cella solare BC, abbreviazione di cella solare a contatto posteriore, è una tecnologia di celle in silicio cristallino ad alta efficienza in cui l'emettitore, il campo 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 in silicio cristallino, la caratteristica più visibile delle celle BC è l'assenza di linee metalliche sulla superficie frontale. Poiché il lato frontale è privo di ombreggiature da busbar e finger, più luce solare può raggiungere la superficie della cella, riducendo le perdite ottiche e aumentando l'area effettiva di generazione di energia. Questo è il motivo per cui le celle BC sono spesso utilizzate per moduli solari ad alta efficienza ed 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 frontale e strutture di contatto passivato a ossido tunnel sul retro. PERC si basa solitamente sul miglioramento della passivazione posteriore. HJT utilizza passivazione con silicio amorfo e contatto eterogiunzione. BC, invece, si concentra sulla rimozione dell'ombreggiatura degli elettrodi frontali spostando la struttura di raccolta della corrente sul retro.
Per questo motivo, BC può anche essere combinata con altre tecnologie di celle. La tecnologia BC pura è generalmente rappresentata da IBC. TOPCon più BC può formare la tecnologia TBC; HJT più BC può formare la tecnologia HBC. HPBC è comunemente nota come una rotta correlata a IBC di tipo P, mentre ABC si riferisce alla tecnologia All Back Contact, spesso discussa insieme a concetti di design a riduzione o assenza di argento.
Parametri tecnici
Struttura tipica della cella BC
Prendendo 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 frontale 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 interdigitate.
| Articolo | Descrizione |
|---|---|
| Tipo di cella | cella solare a contatto posteriore |
| Percorso tecnologico di base | IBC, Contatto Posteriore Interdigitato |
| Caratteristica del lato frontale | Nessuna ombreggiatura da griglia metallica sul lato frontale |
| Caratteristica del lato posteriore | Elettrodi positivi e negativi disposti sul lato posteriore |
| Progettazione strutturale principale | Giunzione PN ed elettrodi metallici spostati sul lato posteriore |
| Beneficio principale | Riduzione delle perdite per ombreggiatura ottica e aumento dell'area effettiva di assorbimento della luce |
| Percorsi compatibili | IBC, TBC, HBC, HPBC, ABC e altre strutture basate su BC |
| Impatto sul processo del modulo | Richiede una logica di saldatura delle stringhe diversa rispetto alle celle PERC, TOPCon e HJT |
Processo di produzione 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 di maschera a ossigeno secco
Serigrafia per apertura locale BSF
Diffusione in tubo POCl3
Testurizzazione
Passivazione su entrambi i lati
Serigrafia per apertura di contatto locale
Serigrafia per metallizzazione
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 motivo 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 la testurizzazione piramidale per migliorare la cattura della luce, mentre viene formato un campo superficiale anteriore, 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
Nessun Ombreggiamento della Griglia sul Lato Anteriore
Il vantaggio più diretto delle celle BC è che la superficie anteriore non ha linee di griglia metalliche. Questo riduce la perdita per ombreggiamento e aumenta l'utilizzo della luce. Per quanto riguarda 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 legate all'edilizia.
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 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 sul lato posteriore con 18BB.
Quando vengono mostrati anche i finger sottili, i finger positivi e negativi sono disposti in un pattern interdigitato. Anche le regioni della giunzione PN sono distribuite in modo simile interdigitato. I busbar principali raccolgono la corrente incrociando e connettendosi con la corrispondente struttura dei finger.
Dall'immagine reale della cella BC, possiamo vedere non solo le linee di 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 il design di saldatura, specialmente nelle 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 delle celle PERC o TOPCon convenzionali. Per le celle comuni con griglia su entrambi i lati, 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 in serie delle celle BC realizza la connessione in serie delle celle utilizzando nastri di saldatura in un motivo ciclico e sfalsato tra due celle adiacenti. Questo è diverso dal metodo di saldatura utilizzato per le celle TOPCon, dove il nastro viaggia dal retro di una cella al fronte della cella successiva.
Una cella intera può essere divisa in due semicelle, A e B. Gli elettrodi della semicella A e della semicella B sono disposti in modo opposto tra loro. Durante la saldatura in serie delle celle BC, il nastro dalla cella di partenza viene tirato verso l'elettrodo negativo della semicella A e poi tagliato. La seguente logica di connessione viene quindi ripetuta:
Dall'elettrodo positivo della semicella A sulla cella 1 all'elettrodo negativo della semicella B sulla stessa cella
Dall'elettrodo positivo della semicella B sulla cella 1 all'elettrodo negativo della semicella 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 unico nastro continuo. Colori diversi sono usati solo per rendere più facile comprendere la relazione tra elettrodo positivo e negativo. Il diagramma mostra chiaramente il motivo 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 motivo degli elettrodi sul lato posteriore.
Il diagramma del flusso di corrente spiega ulteriormente il principio di connessione in serie. Poiché il percorso della corrente si forma sul lato posteriore attraverso un instradamento sfalsato del nastro, l'attrezzatura e il controllo di processo per la stringatura BC sono più impegnativi rispetto alla saldatura standard con nastro per le celle tradizionali.
Contatti 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 degli elettrodi sul lato posteriore significa che la logica di stringatura convenzionale non può essere semplicemente copiata. Le apparecchiature devono supportare un allineamento preciso dei contatti posteriori, un'alimentazione controllata del nastro, una temperatura di saldatura stabile e un'ispezione affidabile dopo la saldatura.
In produzione, gli ingegneri dovrebbero prestare molta attenzione allo scostamento del nastro, alla qualità dei giunti di saldatura, al rischio di rottura delle celle, alla corrispondenza dei punti PAD e alla coerenza del percorso di corrente. Qualsiasi piccola deviazione nella saldatura sul lato posteriore può causare un aumento della resistenza, 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 apparecchiature, la vediamo così: la tecnologia BC non è solo un miglioramento dell'efficienza delle celle, ma anche una sfida per la produzione di moduli, soprattutto per quanto riguarda la precisione della saldatura delle stringhe e il controllo dell'interconnessione sul lato posteriore. Per una linea di produzione di pannelli solari, la chiave è abbinare il design della stringatrice al reale schema 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, il percorso del nastro e le prestazioni EL su scala pilota prima di passare alla produzione di massa.
