BC солнечные элементы: структура, различия, производственный процесс и принцип пайки стрингеров
Введение в продукт
BC солнечный элемент, сокращение от Back Contact солнечного элемента, представляет собой высокоэффективную технологию кристаллического кремниевого элемента, в которой эмиттер, поле задней поверхности и металлические электроды размещены на тыльной стороне элемента. Его основная форма обычно известна как IBC, или Interdigitated Back Contact элемент.
По сравнению с обычными кристаллическими кремниевыми элементами, наиболее заметной особенностью BC-элементов является отсутствие металлических сеток на лицевой поверхности. Поскольку лицевая сторона свободна от затенения шинами и пальцами, больше солнечного света может попасть на поверхность элемента, снижаются оптические потери и увеличивается эффективная площадь генерации. Именно поэтому BC-элементы часто используются для высокоэффективных и эстетичных солнечных модулей.
Что отличает BC-элементы
Ключевое различие между BC-элементами и PERC, TOPCon или HJT заключается не просто в типе подложки или одном слое пассивации. Основная идея технологии BC — структурная: PN-переход и металлические электроды переносятся на тыльную сторону элемента.
Например, TOPCon часто обсуждается в связи с N-типом кремниевых подложек, лицевой пассивацией и структурой пассивированного контакта с туннельным оксидом на тыльной стороне. PERC обычно основан на улучшении тыльной пассивации. HJT использует пассивацию аморфным кремнием и гетеропереходный контакт. BC, однако, фокусируется на устранении затенения лицевого электрода путем переноса токосъемной структуры на заднюю сторону.
Благодаря этому BC также можно комбинировать с другими технологиями ячеек. Чистая технология BC обычно представлена IBC. TOPCon плюс BC может образовывать технологию TBC; HJT плюс BC может образовывать технологию HBC. HPBC обычно известна как P-тип IBC-связанного маршрута, в то время как ABC относится к технологии All Back Contact, часто обсуждаемой вместе с концепциями серебросбережения или бессеребряного дизайна.
Технические параметры
Типичная структура BC ячейки
На примере IBC, самое важное структурное изменение заключается в том, что и PN-переход, и металлические электроды расположены на тыльной стороне ячейки. Передняя поверхность в основном используется для поглощения света и пассивации, в то время как тыльная поверхность выполняет разделение носителей и сбор тока через чередующиеся положительные и отрицательные области.
| Пункт | Описание |
|---|---|
| Тип ячейки | Back Contact солнечного элемента |
| Базовая технологическая маршрут | IBC, Interdigitated Back Contact |
| Особенность передней стороны | Отсутствие затенения от металлической сетки на передней стороне |
| Особенность тыльной стороны | Положительные и отрицательные электроды расположены на тыльной стороне |
| Основная конструктивная особенность | PN-переход и металлические электроды перенесены на тыльную сторону |
| Основное преимущество | Снижение оптических потерь на затенение и увеличение эффективной площади поглощения света |
| Совместимые маршруты | IBC, TBC, HBC, HPBC, ABC и другие структуры на основе BC |
| Влияние на процесс модуля | Требует другой логики соединения стрингеров по сравнению с ячейками PERC, TOPCon и HJT |
Процесс изготовления IBC ячейки
Типичный процесс IBC ячейки можно обобщить следующим образом:
Химическая полировка и удаление повреждений
Трубчатая диффузия BBr3
Выращивание маски сухим кислородом
Трафаретная печать для локального открытия BSF
Трубчатая диффузия POCl3
Текстурирование
Двусторонняя пассивация
Трафаретная печать для локального открытия контактов
Трафаретная печать металлизации
Основная задача технологии BC заключается в том, как подготовить высококачественные p-тип и n-тип области на тыльной стороне ячейки в гребенчатом рисунке. В типичном процессе на тыльной стороне можно напечатать борсодержащую гребенчатую диффузионную маску. После диффузии бор проникает в подложку N-типа и образует p+ область. Область без напечатанной маски затем может образовать n+ область через диффузию фосфора.
На лицевой стороне используется пирамидальное текстурирование для улучшения захвата света, а также формируется поле передней поверхности, часто называемое FSF, для улучшения электрических характеристик. Такое сочетание оптического управления и сбора носителей на тыльной стороне является одной из причин, почему технология BC привлекательна для премиальных модулей.
Технические преимущества
Отсутствие затенения сеткой на лицевой стороне
Наиболее прямое преимущество BC-ячеек заключается в том, что лицевая поверхность не имеет металлических линий сетки. Это уменьшает потери на затенение и увеличивает использование света. Для внешнего вида модуля полностью черная или почти однородная лицевая поверхность также может обеспечить более чистый визуальный эффект, что особенно привлекательно в распределенных коммерческих, промышленных и строительных фотоэлектрических приложениях.
Более высокий потенциал эффективности
Поскольку лицевая поверхность может получать больше падающего света, BC-ячейки имеют сильное теоретическое и практическое преимущество в эффективности. В сочетании с передовыми технологиями пассивации, такими как TOPCon или HJT, структуры BC могут дополнительно повысить эффективность преобразования.
Гибкая интеграция технологий
BC не ограничивается одним типом ячеек. Он может работать как платформенная структура и сочетаться с другими высокоэффективными технологиями. Именно поэтому в отрасли обсуждаются такие направления, как TBC, HBC, HPBC и ABC. Общее направление одно: уменьшить оптические потери, улучшить сбор носителей и повысить выходную мощность модуля.
Специальная конструкция сетки на тыльной стороне
Поскольку как положительные, так и отрицательные электроды расположены на тыльной стороне, расположение сетки BC-ячеек сильно отличается от обычных ячеек. В следующем примере красные линии обозначают положительные шины, а синие линии — отрицательные шины, на примере тыльной компоновки с 18BB.
Когда также показаны тонкие пальцы, положительные и отрицательные пальцы расположены в гребенчатом порядке. Области PN-перехода также распределены аналогичным гребенчатым образом. Основные шины собирают ток, пересекаясь и соединяясь с соответствующей структурой пальцев.
На изображении реального BC-элемента видны не только тыльные шины, но и контактные площадки (PAD) с обеих сторон половинного элемента. Эти контактные площадки важны для электрического соединения и проектирования пайки, особенно в структурах с высокой плотностью межсоединений.
Применение продукта
Принцип пайки стринг BC-элементов
Пайка BC-элементов отличается от пайки обычных PERC или TOPCon элементов. Для обычных двусторонних элементов с сеткой контактов лента обычно соединяет тыльную сторону одного элемента с лицевой стороной следующего. В BC-элементах оба электрода (положительный и отрицательный) находятся на тыльной стороне, поэтому паяльная лента должна следовать другому пути соединения.
Как показано на схеме, пайка стринг BC-элементов обеспечивает последовательное соединение элементов с помощью паяльных лент, расположенных циклически и в шахматном порядке между двумя соседними элементами. Это отличается от метода сварки, используемого для TOPCon элементов, где лента проходит от тыльной стороны одного элемента к лицевой стороне следующего.
Полный элемент можно разделить на два половинных элемента: A и B. Электроды половинных элементов A и B расположены противоположно друг другу. При пайке стринг BC-элементов лента от начального элемента протягивается к отрицательному электроду половинного элемента A, а затем обрезается. Далее повторяется следующая логика соединения:
От положительного электрода половинного элемента A на элементе 1 к отрицательному электроду половинного элемента B на том же элементе
От положительного электрода половинного элемента B на элементе 1 к отрицательному электроду половинного элемента A на элементе 2
Повторить вышеуказанный цикл для завершения соединения стринга элементов
На выделенном участке лента фактически является одной непрерывной лентой. Разные цвета используются только для того, чтобы легче было понять соотношение положительного и отрицательного электродов. Схема наглядно показывает циклический шахматный рисунок сварки на BC-элементе.
Готовый стринг элементов показывает, как паяльные ленты расположены на нескольких BC-элементах. Такой тип стрингования требует точного размещения лент, стабильного контроля натяжения, точного позиционирования и хорошего понимания рисунка тыльных электродов.
Текущая схема потока дополнительно объясняет принцип последовательного соединения. Поскольку путь тока формируется на тыльной стороне через шахматную разводку лент, оборудование для стрингования BC и управление процессом предъявляют более высокие требования, чем стандартная пайка лент для традиционных элементов.
Контакты и покупка
Практические замечания по производству BC-модулей
Для производителей, планирующих выпуск BC-модулей, секция стрингования элементов является одним из важнейших технологических этапов. Конструкция тыльных электродов означает, что традиционную логику стрингования нельзя просто скопировать. Оборудование должно обеспечивать точное выравнивание тыльных контактов, контролируемую подачу лент, стабильную температуру пайки и надежный контроль после сварки.
В производстве инженеры должны уделять пристальное внимание смещению лент, качеству паяных соединений, риску растрескивания элементов, совпадению контактных площадок PAD и согласованности токовых путей. Любое небольшое отклонение при пайке тыльной стороны может привести к увеличению сопротивления, потере мощности или проблемам с надежностью после ламинации и длительной эксплуатации на открытом воздухе.
Мнение Ooitech
Как поставщик оборудования, мы видим это так: технология BC — это не только повышение эффективности элементов, но и вызов для производства модулей, особенно в точности пайки стрингеров и контроле межсоединений на тыльной стороне. Для линии по производству солнечных панелей ключевым является согласование конструкции стрингера с реальным рисунком электродов BC-элемента, а не рассмотрение его как модифицированного процесса TOPCon или PERC. По нашему мнению, заводы, оценивающие BC-модули, должны проверять стабильность пайки, разводку лент и характеристики EL на пилотном масштабе перед переходом к массовому производству.
