От ячейки к модулю: производственный процесс тыльноконтактных (BC) солнечных модулей
Содержание
Введение: Почему технология задних контактов меняет солнечную промышленность
Фотоэлектрическая отрасль находится в центре настоящего технологического сдвига. PERC доминировал годами, TOPCon быстро поднялся, и теперь третья архитектура привлекает серьезное внимание как производителей, так и разработчиков проектов: технология солнечных элементов с задними контактами (BC).
Обычные элементы с фронтальными контактами теряют часть солнечного света, потому что металлические сетки находятся прямо на солнечной стороне. BC-элементы переносят все электрические контакты на тыльную сторону. Передняя сторона остается полностью чистой. Это означает более высокий ток короткого замыкания, более элегантный внешний вид и эффективность модуля, которая теперь напрямую конкурирует с мейнстримом.
Вот что делает BC интересным для тех, кто управляет производственной линией: переход от готового BC-элемента к полностью собранному BC-модулю — это не та же задача, которую отрасль выполняла десятилетиями. Нет фронтальных шин, нет фронтальных пальцев. Этот единственный факт меняет то, как соединяются элементы, как строятся стринги, как проектируются ленты и как вы настраиваете рецепт ламинации.
Этот блог шаг за шагом проведет вас через весь процесс от BC-элемента до BC-модуля, включая используемое оборудование и технологические ловушки, на которые нужно обратить внимание.
1. Понимание BC-элемента: краткое введение
1.1 Что такое элемент с задними контактами?
Элемент с задними контактами (BC), иногда называемый междигитальным задним контактом (IBC) или просто полностью задним контактом, размещает как эмиттерные, так и базовые контакты на тыльной стороне пластины в междигитальном узоре. Передняя сторона — это голый кремний, что устраняет три проблемы одновременно:
Потери от затенения, обычно 3-5% площади элемента на обычных элементах
Резистивные потери, связанные с компромиссами конструкции фронтальной сетки
Видимые сетки, которые важны для внешнего вида
Основные варианты BC в 2024-2025 годах:
| Технология | Ключевые разработчики | Эффективность ячейки (лабораторная) | Эффективность ячейки (массовое производство) |
|---|---|---|---|
| HPBC (высокопроизводительная BC) | LONGi | ~26.5% | 25.0-25.5% |
| ABC (все контакты сзади) | Aiko Solar | ~27.0% | 25.5-26.0% |
| TBC (BC на основе TOPCon) | Несколько китайских производителей | ~27.1% | 25.0-25.8% |
| HBC (BC на основе HJT) | CSEM, Maxeon, Risen | ~27.1% | 24.5-25.5% |
| Классический IBC | Maxeon (ранее SunPower) | ~26.0% | 24.5-25.0% |
Направление очевидно: BC переходит от нишевого премиального продукта к мейнстримному конкуренту, активно продвигаемому китайскими производителями в 2024-2025 годах.
1.2 Ключевое различие: геометрия контактов
На ячейке PERC или TOPCon передние шины (9-16 на современных ячейках) и пальцы делаются как можно тоньше, сохраняя при этом сбор тока. Ленту припаивают прямо на эти шины. Просто.
На BC-ячейке задняя сторона несет чередующиеся полосы n-типа и p-типа контактов в параллельном, взаимопроникающем рисунке. Ширина, шаг и расстояние между этими полосами уникальны для каждого производителя и являются собственностью компании. Они также определяют, как именно ячейка может быть соединена внутри модуля.
2. Процесс производства BC-модулей: шаг за шагом
Линия BC-модулей использует много общего оборудования с обычной линией, такого как ламинаторы, стрингеры и станции обрамления. Но этапы соединения и формирования струн действительно отличаются. Вот полный процесс:
Теперь рассмотрим каждый шаг по порядку.
Шаг 1: Входной контроль и сортировка ячеек
BC-ячейки поступают с завода по производству ячеек в виде квадрантов, полноразмерных или половинчатых, в зависимости от дизайна модуля. Первый шаг соответствует любой линии модулей:
Визуальный осмотр на микротрещины, сколы, загрязнения или изменение цвета
I-V тестирование для Voc, Isc, Pmax и коэффициента заполнения
Электролюминесцентная (EL) визуализация для обнаружения микротрещин, разрывов пальцев, шунтирования или мертвых зон
Сортировка и группировка ячеек по классу мощности, обычно с шагом 1-2.5 Вт, а для BC-ячеек также по однородности цвета, так как открытая передняя сторона делает любые отклонения цвета очень заметными
Особая проблема BC: без лицевой металлизации, однородность цвета имеет решающее значение, особенно для жилых и BIPV-применений, где внешний вид определяет продажу. Многие производители BC-модулей используют более узкие цветовые корзины, иногда с индивидуальной сортировкой с помощью колориметров, измеряющих Lab* значения, по сравнению с обычными модулями.
Шаг 2: Соединение ячеек / межэлементная коммутация — сердце производства BC-модулей
Именно здесь BC-модули сильнее всего отличаются от обычных, и именно здесь сосредоточены последние инновации в оборудовании.
2.1 Проблема межэлементной коммутации
На обычной ячейке вы припаиваете плоскую ленту к передним шинам и загибаете её на заднюю сторону следующей ячейки. Простая геометрия.
На BC-ячейке как положительные, так и отрицательные контакты расположены на задней стороне в виде чередующегося рисунка. Поэтому:
Простая лента, перекинутая спереди назад, не подойдёт
Межэлементное соединение должно перекрывать задние контактные полоски соседних ячеек
Шаг, ширина и выравнивание полосок зависят от производителя
Несовпадение при соединении вызывает потери на последовательном сопротивлении или шунтирование
Сегодня в массовом производстве доминируют два подхода к межэлементной коммутации.
Вариант A: Соединение с помощью токопроводящего клея (CA)
Поддерживаемый такими производителями, как Aiko Solar для их ABC-модулей, этот метод использует электропроводящий клей (ECA), серебросодержащий эпоксидный состав, вместо пайки.
Процесс:
Прецизионный дозатор наносит контролируемое количество токопроводящего клея на задние контактные полоски
Межэлементный соединитель, плоская лужёная медная лента или гибкая печатная плата (FPC), размещается на клее
Сборка отверждается в низкотемпературной печи, примерно при 150-180°C в течение 1-3 минут, или во время ламинации
Преимущества:
Низкотемпературная обработка, поэтому меньше термическое напряжение на ячейках, что важно, поскольку пластины становятся тоньше 130 микрон
Нет контакта паяльника, поэтому меньше микротрещин
Возможность мелкого шага до субмиллиметрового, что соответствует мелкому чередующемуся рисунку
Отверждённый клей остаётся немного гибким и лучше выдерживает термические циклы, чем жёсткий припой
Недостатки:
Серебросодержащий ECA дорогой
Отверждение увеличивает время цикла, хотя встроенное отверждение во время ламинации помогает
Долгосрочная надежность соединений ECA все еще доказывается в промышленных масштабах, хотя ранние данные ускоренных испытаний выглядят хорошо
Вариант B: технология Zero-Busbar (0BB) пайки / Smart Wire
Более традиционный путь, используемый такими производителями, как LONGi для модулей на основе HPBC, часто с низкотемпературным припоем или методами SmartWire.
Процесс:
Ультратонкие круглые проволоки, около 0,2-0,35 мм, или плоская проволока (SmartWire) предварительно устанавливаются в несущей рамке
Элемент BC размещается лицевой стороной вверх, тыльной стороной наружу, на сборку проводов
Термод (горячая планка) или инфракрасный нагрев кратковременно переплавляет припой на проволоке для соединения с тыльными полосками
Проволока переходит к следующему элементу
Ключевая идея — 0BB, нулевая шина. Вместо пайки толстой ленты через отдельные шины, десятки ультратонких проводов касаются непосредственно тонких тыльных контактных пальцев, поэтому толстая шина не нужна.
Преимущества:
Основано на существующем паяльном оборудовании, поэтому более низкие капитальные затраты
Паяные соединения хорошо изучены, поэтому надежность высокая
Провода 0BB соответствуют межпальцевой структуре
Недостатки:
Требуется точный термический контроль, слишком сильный нагрев вредит тонким пластинам
Выравнивание провода и контакта критически важно
Немного более высокое последовательное сопротивление, чем у CA в некоторых конфигурациях
Оборудование для стрингования: последнее поколение
По состоянию на 2026-2027 годы ведущие поставщики оборудования для стрингования BC включают:
| Поставщик оборудования | Технология | Ключевая особенность |
|---|---|---|
| SC Solar (или Jinchen) | CA стрингование + 0BB | Высокоскоростное нанесение CA, <0,5 с/элемент |
| Autowell | Пайка 0BB | Multi-wire SmartWire, совместимый с BC |
| Leadmicro / Lead Intelligence | Гибрид 0BB + CA | Гибкая платформа для обеих технологий |
| Teamtechnik (Германия) | Мультипроволочный стрингер | Проверено в производстве Maxeon IBC |
| ooitech | Линия 0BB BC | Линии модулей BC в Китае |
Сборка цепочек BC-элементов занимает примерно на 10-15% больше времени, чем у обычных элементов, из-за более жесткого выравнивания, но поставщики быстро сокращают этот разрыв.
Шаг 3: Раскладка цепочек и формирование матрицы
После формирования цепочек BC, обычно 2xN элементов для полуразрезных конфигураций, они переходят в матрицу модуля:
Одностекольные (стекло/задняя пленка) или двустекольные (стекло/стекло), последние все чаще используются для BC, ориентированных на высокую надежность и BIPV
Цепочки размещаются на заднем инкапсулянте в правильной последовательной ориентации
Расстояние между цепочками зависит от размера модуля, например, модуль на основе M10 с 72 элементами имеет размер примерно 2278 x 1134 мм
Особое внимание для BC: BC-элементы пропускают немного больший ток благодаря отсутствию затенения с фронтальной стороны и не имеют фронтальных шин в качестве визуального ориентира. Поэтому при раскладке обычно добавляется оптическая проверка для подтверждения полярности элементов перед ламинированием. Перевернутый BC-элемент легче не заметить, чем элемент с фронтальными контактами и очевидными шинами.
Шаг 4: Шинирование и пайка межсоединительных коннекторов
После раскладки основные шинные ленты соединяют цепочки последовательно для создания напряжения.
Для BC-модулей:
Крепление шинных лент следует тому же принципу, что и в обычных модулях: лента припаивается к контактным площадкам шин на краю элемента
BC-элементы часто имеют специальные контактные площадки шин по краям, более широкие, чем тонкие межпальцевые пальцы, поэтому пайка шин остается управляемой с помощью обычного оборудования
Некоторые конструкции BC используют интегрированные коннекторы цепочек, устанавливаемые во время сборки цепочек, что может исключить отдельный этап шинирования
Последняя новинка, гибрид шингл + BC: некоторые производители тестируют шингл BC, разрезая BC-элементы на полоски и перекрывая их, так что отдельная шинная лента не нужна. Токопроводящий клей в каждом перекрытии обеспечивает последовательное соединение. В 2025 году это все еще нишевая технология, но перспективная для высокоплотных раскладок.
Шаг 5: Сборка пакета (инкапсулянт + стекло + задняя пленка/стекло)
Сборка пакета очень похожа на обычный модуль.
Для BC-модуля со стеклом и задней пленкой:
Лист заднего инкапсулянта, EVA или POE, 0,45-0,5 мм, укладывается на стол сборки
BC-цепочки/матрица размещаются на нем
Фронтальный инкапсулирующий лист накладывается поверх ячеек
Фронтальное стекло, закаленное и с антибликовым покрытием для максимального пропускания, устанавливается сверху
Для стекло/стеклянного BC-модуля, который становится все более популярным:
Фронтальное стекло, фронтальный инкапсулянт, матрица ячеек, тыльный инкапсулянт, тыльное стекло (прозрачное для бифациального усиления или непрозрачное)
Особые примечания по инкапсулянту для BC:
POE (полиолефиновый эластомер) настоятельно предпочтительнее EVA для BC из-за более низкой проницаемости водяного пара, что защищает тыльные контакты от коррозии под воздействием влаги; лучшей устойчивости к PID, что важно, когда вся электрическая архитектура находится на тыльной стороне; и более сильной адгезии к гладкой металлизированной тыльной поверхности
Равномерность толщины инкапсулянта здесь важнее, потому что неравномерный поток создает оптические различия на фронтальной стороне, видимой стороне BC-модуля. Непоследовательный инкапсулянт может оставлять видимые пузыри или дефекты в виде водяных знаков, которые выделяются на фронтальной стороне без шин
Шаг 6: Ламинация
Стек пакет направляется в ламинатор, который, пожалуй, является самой критической машиной на любой линии по производству модулей.
Типичный профиль ламинации для BC-модулей:
| Фаза | Температура | Вакуум | Давление | Продолжительность |
|---|---|---|---|---|
| Предварительный нагрев | 135-145C | Полный вакуум (<1 мбар) | - | 3-5 мин |
| Гелеобразование | 145-150C | Полный вакуум | - | 5-8 мин |
| Отверждение / Прессование | 145-155C | Сброс вакуума | 0,8 атм (силиконовая диафрагма) | 12-18 мин |
| Охлаждение | <80C | - | Поддержание давления | 5-10 мин |
Общее время цикла: 25-40 минут в зависимости от инкапсулянта и ламинатора.
Особые проблемы ламинации для BC:
Захват воздуха на тыльных контактах. Переплетённый рисунок пальцевых электродов создаёт микротопографию, которая удерживает воздух во время ламинации. Ведущие производители используют текстурированные или микроканальные плёнки инкапсулянта, иногда называемые вентилируемыми, чтобы воздух легче выходил на этапах вакуумирования.
Отверждение токопроводящего клея. Если при стринговании использовался токопроводящий клей, ламинация выполняет двойную функцию: герметизирует модуль и одновременно отверждает клей. Профиль должен обеспечить полное отверждение клея, примерно при 150°C в течение 10 и более минут, не перегревая инкапсулянт.
Контроль изгиба ячеек. Ячейки BC, особенно тонкие, толщиной 140 мкм или менее, могут слегка изгибаться из-за асимметричного напряжения от металлизации тыльной стороны. Ламинация должна компенсировать этот изгиб без смещения расстояния между ячейками, поэтому вязкость инкапсулянта во время гелеобразования тщательно настраивается.
Оборудование для ламинации BC-модулей. Те же основные бренды обслуживают как обычные, так и BC-линии, но ламинаторы, настроенные для BC, обеспечивают улучшенный вакуум (двухступенчатый до <0,5 мбар), более точную равномерность температуры (около ±1,5°C по столу) и программируемые профили давления диафрагмы — от мягкого до полного давления.
Шаг 7: Обрезка, зачистка кромок и обрамление
После ламинации модуль подвергается:
Обрезке кромок, удалению инкапсулянта, вытекшего за край стекла
Шлифовке/фаскосъёму кромок для безопасности и снижения концентрации напряжений
Креплению рамы с помощью силиконового герметика или механической обжимки
Особенности обрамления для BC. BC-модули обычно позиционируются как премиальные продукты для жилых крыш, BIPV и высококлассных коммерческих объектов, поэтому внешний вид рамы имеет большее значение. Чёрные рамы, анодированные или окрашенные, являются стандартом для сохранения полностью чёрного вида. Некоторые BC-модули выпускаются без рамы, только с герметизацией кромок, особенно для BIPV. Профили рам могут быть тоньше или использовать более чистые угловые соединения, чтобы соответствовать элегантному внешнему виду ячеек.
Шаг 8: Установка распределительной коробки
Распределительная коробка крепится на тыльной стороне и подключается к шинным лентам.
Для BC-модулей предпочтительны малогабаритные распределительные коробки с низким профилем, опять же из-за внешнего вида и совместимости с BIPV. Некоторые производители используют интегрированные конструкции распределительных коробок с байпасными диодами, встроенными в модуль, а не во внешнюю коробку. Пайка или обжимка выводов распределительной коробки к хвостовикам шинных лент аналогична обычным модулям, но выводы должны проходить вдали от плотной контактной тыльной поверхности, чтобы исключить короткое замыкание.
Шаг 9: Отверждение и охлаждение
После установки рамы и распределительной коробки:
Отверждение силикона: 15-30 минут при комнатной температуре или быстрее в туннеле с теплым воздухом при 60-80°C в течение 5-10 минут
Термическая кондиционирование: некоторые производители пропускают модуль с рамой через контролируемый охлаждающий туннель для стабилизации инкапсулянта и снятия остаточных напряжений перед электрическим тестированием
Шаг 10: Тестирование вспышкой и электролюминесцентная (ЭЛ) визуализация
Последний контроль качества перед упаковкой.
Тестирование вспышкой (I-V кривая). Солнечный симулятор, обычно класса AAA+ по стандарту IEC 60904-9, генерирует калиброванный световой импульс (AM1.5G, 1000 Вт/м², 25°C) и считывает полную I-V кривую: Pmax, Voc, Isc, FF и КПД модуля по площади.
Модули BC стабильно достигают:
22.5-24.0% КПД модуля для основных форматов 182 мм или 210 мм
580-620 Вт для стандартного полуразрезанного модуля на 72 ячейки с использованием ячеек M10
Электролюминесцентная (ЭЛ) визуализация. Ток подается при прямом смещении, и инфракрасная камера фиксирует свечение. Темные пятна указывают на микротрещины, поврежденные пальцы или контактные ленты, шунтирование или нерабочие ячейки.
Особое примечание по ЭЛ для BC. ЭЛ для модулей BC снимается с тыльной стороны, где расположены контакты и токоведущие дорожки. Изображения отличаются от ЭЛ с лицевой стороны: межпальцевой рисунок виден четко, а дефекты выглядят иначе. Операторам и системам ИИ для анализа ЭЛ необходимы специализированные библиотеки дефектов для BC.
Шаг 11: Визуальный осмотр, маркировка и упаковка
Финальные этапы:
Визуальный осмотр на предмет косметических дефектов, царапин на лицевом стекле, дефектов рамы, вытекания герметика
Маркировка с электрическими данными, сертификатами (IEC 61215, IEC 61730, MCS, UL и т.д.), серийным номером, датой производства
Упаковка, обычно 30-36 модулей на паллете, с защитными уголками, стяжками и оберткой
Поскольку модули BC относятся к премиальному сегменту, уровни контроля качества часто повышаются: некоторые производители проводят 100% ЭЛ-инспекцию вместо выборочной, требования к косметике ужесточаются (без видимых дефектов в активной зоне), а упаковка может включать фирменные материалы или руководства для монтажников для конечных потребителей.
3. Ключевые аспекты качества и надежности модулей BC
| Проблема | Корневая причина | Смягчение последствий |
|---|---|---|
| Коррозия тыльных контактов | Воздействие влаги на металлизированные контакты | Инкапсулянт POE, конструкции с герметизацией кромок, стекло-стекло |
| Деградация токопроводящего клея | Усталость при термоциклировании соединений CA | Оптимизированная формула CA, конструкция соединения со снятием напряжения |
| Микротрещины в ячейках (тонкие пластины) | Механическое напряжение при стринговании/укладке | Обработка с низким напряжением, CA поверх пайки, более тонкий инкапсулянт |
| PID (потенциально-индуцированная деградация) | Высоковольтное напряжение на тыльном переходе | Инкапсулянт POE, конструкция ячейки с защитой от PID, заземленная распределительная коробка |
| Однородность цвета | Видимая вариация пластин на открытой лицевой стороне | Строгий входной контроль цвета, стабильность процесса |
4. Состояние производства BC-модулей в 2026-2027 годах
Рынок BC-модулей быстро масштабируется:
LONGi полностью перешла на BC (HPBC 2.0) как на свою следующую основную технологию, с заявленными целями по мощностям более 50 ГВт к концу 2025 года
Aiko Solar масштабировала ABC до много-гигаваттного уровня, с эффективностью ячеек в массовом производстве выше 25,5%
Tongwei, JinkoSolar и Risen Energy разрабатывают TBC (гибрид TOPCon-BC) или чистые варианты BC для производства в 2025-2026 годах
Maxeon продолжает выпускать премиальные IBC-модули на своих заводах в Малайзии и Мексике
Поставщики оборудования, такие как Autowell, SC Solar и Leadmicro, запустили специализированные стрингеры и системы укладки, готовые для BC
Эффективность модулей теперь достигает 23,0-24,0% для коммерческих BC-модулей (кремний с одним переходом), с классами мощности 600 Вт и выше в стандартных форм-факторах.
Разрыв в стоимости между BC и TOPCon модулями сократился примерно до 0,05-0,10 юаня/Вт, что составляет менее $0,02/Вт, и многие аналитики ожидают, что BC достигнет паритета стоимости с TOPCon к 2026-2027 годам по мере роста загрузки оборудования и продолжающегося снижения расхода серебра на ватт.
5. Заключение: Производство BC-модулей - это больше, чем просто смена ячейки
Создание BC-модуля — это не просто установка BC-элементов в обычную линию. Межсоединение, выбор инкапсулянта, рецептура ламинации, протокол контроля и стандарты качества — всё это требует специализированных решений, учитывающих геометрию и ценность back-contact элементов.
Плюс в том, что оборудование, материалы и технологические ноу-хау быстро развиваются. То, что пять лет назад использовалось только в премиальном сегменте жилого рынка, сейчас находится на грани массового внедрения в гигаваттных масштабах.
Тем, кто рассматривает путь BC, совет прост: сначала отточите этап межсоединения — именно там сосредоточено около 80% технологической работы. Правильно настройте стрингер, выберите подходящий инкапсулянт — и остальная часть линии будет скорее эволюцией, чем революцией.
Эпоха back-contact модулей наступила.
Мнение Ooitech
Мы постоянно говорим клиентам одно и то же, когда они спрашивают о линиях BC: вся суть — в стрингере и инкапсулянте, а не в остальной части линии. Добейтесь воспроизводимости дозирования CA и выберите хороший POE — и хорошо построенная линия модулей справится с заднеконтактной геометрией без проблем. Стоит отметить, что Ooitech поставляет только линии сборки модулей, а не производство элементов, поэтому проект BC сочетает наше оборудование для укладки, ламинации и тестирования с любыми BC-элементами, которые вы приобретаете. Если хотите увидеть этот процесс в действии на реальной фабрике, канал Ooitech на YouTube по адресу www.youtube.com/ooitech — хорошее место, чтобы посмотреть реальные кадры стрингования и ламинации.
