От ячейки к модулю: производственный процесс солнечных модулей с задним контактом (BC)
Содержание
Введение: Почему технология тыльных контактов меняет солнечную индустрию
Фотоэлектрическая отрасль находится в центре реального технологического сдвига. PERC доминировал годами, TOPCon быстро поднялся, и теперь третья архитектура привлекает серьезное внимание как производителей, так и разработчиков проектов: технология тыльных контактов (BC).
Обычные фронтально-контактные элементы 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 конкурирует на равных с мейнстримом.
Вот что делает BC интересным для тех, кто управляет линией: переход от готового BC-элемента к полностью собранному BC-модулю — это не та же задача, которую отрасль выполняла десятилетиями. Нет передних шин, нет передних пальцев. Этот единственный факт меняет то, как соединяются ячейки, как строятся стринги, как проектируются ленточные выводы и как вы настраиваете рецепт ламинации.
Этот блог шаг за шагом описывает весь процесс от BC-ячейки до BC-модуля, включая используемое оборудование и технологические ловушки, на которые нужно обратить внимание.
1. Понимание BC-ячейки: краткое введение
1.1 Что такое тыльноконтактная ячейка?
Тыльноконтактная (BC) ячейка, иногда называемая Interdigitated Back Contact (IBC) или просто all-back-contact, размещает как эмиттерные, так и базовые контакты на тыльной стороне пластины в виде гребенчатого рисунка. Передняя сторона представляет собой голый кремний, что устраняет три проблемы одновременно:
Потери на затенение, обычно 3-5% площади ячейки на обычных элементах
Омические потери, связанные с компромиссами конструкции передней сетки
Видимые линии сетки, что важно для внешнего вида
Основные варианты BC в 2024-2025 годах:
| Технология | Ключевой разработчик(и) | Эффективность ячейки (лаборатория) | Эффективность ячеек (массовое производство) |
|---|---|---|---|
| HPBC (высокопроизводительный 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% |
| Classic IBC | Maxeon (ранее SunPower) | ~26.0% | 24.5-25.0% |
Направление очевидно: BC переходит из нишевого премиум-продукта в мейнстрим, активно продвигаемый китайскими производителями в 2024-2025 годах.
1.2 Ключевое отличие: геометрия контактов
На ячейке PERC или TOPCon передние шины (9-16 на современных ячейках) и пальцы делают максимально тонкими, но при этом способными собирать ток. Вы припаиваете ленту прямо к этим шинам. Просто.
На BC-ячейке задняя сторона содержит чередующиеся полоски n-типа и p-типа контактов в параллельном, гребенчатом рисунке. Ширина, шаг и расстояние между этими полосками различны для каждого производителя и являются собственностью. Они также определяют, как именно ячейка может быть соединена внутри модуля.
2. Процесс производства BC-модуля: пошагово
Линия BC-модулей использует много оборудования, общего с обычной линией, такого как ламинаторы, стрингеры и станции обрамления. Но процессы соединения и формирования стрингов действительно отличаются. Вот полный поток:
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 половинок, в зависимости от конструкции модуля. Первый шаг соответствует любой линии модулей:
Визуальный контроль на наличие микротрещин, сколов, загрязнений или цветовых отклонений
I-V testing for Voc, Isc, Pmax and fill factor
Электролюминесцентная (ЭЛ) визуализация для выявления микротрещин, обрывов пальцев, шунтирования или мертвых зон
Сортировка и биннинг ячеек по классу мощности, обычно с шагом 1-2,5 Вт, а для BC-ячеек также по цветовой однородности, так как голая передняя сторона делает любые цветовые отклонения очень заметными
Специфическая проблема BC: без переднего металла, единообразие цвета — это всё, особенно для жилых и BIPV, где внешний вид определяет продажу. Многие производители BC используют более узкие цветовые корзины, иногда с индивидуальной сортировкой с помощью колориметров, измеряющих Lab* значения, по сравнению с обычными модулями.
Шаг 2: Стрингование / соединение ячеек — сердце производства BC-модулей
Именно здесь BC-модули сильнее всего отличаются от обычных, и здесь сосредоточено большинство недавних инноваций в оборудовании.
2.1 Проблема соединения
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 находятся на тыльной стороне в виде переплетающегося рисунка. Итак:
Простая лента, складываемая спереди назад, не подойдёт
Соединение должно перекрывать тыльные контактные полоски соседних ячеек
Шаг полосок, ширина и выравнивание зависят от производителя
Несовпадение при соединении вызывает потери последовательного сопротивления или шунтирование
Сегодня в массовом производстве доминируют два подхода к соединению.
Вариант A: Стрингование с использованием токопроводящего клея (CA)
Поддерживаемый такими производителями, как Aiko Solar для их ABC-модулей, этот метод использует электропроводящий клей (ECA) на основе серебряного эпоксида вместо припоя.
Процесс:
Прецизионный дозатор наносит контролируемое количество токопроводящего клея на тыльные контактные полоски
Соединитель — плоская лужёная медная лента или гибкая печатная плата (FPC) — помещается на клей
Сборка отверждается в низкотемпературной печи, примерно 150-180°C в течение 1-3 минут, или во время ламинации
Преимущества:
Низкотемпературная обработка, поэтому меньше термического напряжения на ячейках, что важно, когда пластины становятся тоньше 130 микрон
Нет контакта паяльника, поэтому меньше микротрещин
Возможность мелкого шага до субмиллиметра, соответствующего мелкому переплетающемуся рисунку
Отверждённый клей остаётся немного гибким и лучше выдерживает термоциклические нагрузки, чем жёсткий припой
Недостатки:
Серебросодержащий ECA дорог
Отверждение увеличивает время цикла, хотя встроенное отверждение во время ламинирования помогает
Долгосрочная надежность соединений ECA все еще доказывается в масштабе, хотя ранние данные ускоренных испытаний выглядят хорошо
Вариант B: Технология Zero-Busbar (0BB) пайки / Smart Wire
Более традиционный путь, используемый производителями, такими как LONGi для модулей на основе HPBC, часто с низкотемпературным припоем или методами SmartWire.
Процесс:
Ультратонкие круглые провода, около 0,2-0,35 мм, или плоский провод (SmartWire) предварительно устанавливаются в несущую рамку
BC-элемент помещается лицевой стороной вверх, тыльной стороной наружу, на сборку проводов
Термод (горячая планка) или инфракрасный нагрев кратковременно переплавляет припой на проводе для соединения с тыльными полосками
Провод переходит к следующему элементу
Ключевая идея — 0BB, нулевая шина. Вместо пайки толстой ленты по дискретным шинам, десятки ультратонких проводов напрямую касаются 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 гребенчатой структуре
Недостатки:
Требуется точный термический контроль, слишком сильный нагрев повреждает тонкие пластины
Выравнивание провода и контакта критично и требует точности
Несколько более высокое последовательное сопротивление, чем у CA в некоторых конфигурациях
Оборудование для стрингования: последнее поколение
По состоянию на 2026-2027 гг. ведущие поставщики для BC-стрингования включают:
| Поставщик оборудования | Технология | Ключевая особенность |
|---|---|---|
| SC Solar (или Jinchen) | CA стрингование + 0BB | Высокоскоростное нанесение CA, <0,5 с/элемент |
| Autowell | 0BB пайка | Multi-wire SmartWire совместим с BC |
| Leadmicro / Lead Intelligence | 0BB + CA гибрид | Гибкая платформа для обеих технологий |
| Teamtechnik (Германия) | Многопроволочный стрингер | Проверено в производстве Maxeon IBC |
| ooitech | 0BB BC линия | Линии модулей BC в Китае |
Струнная сборка BC-элементов работает примерно на 10-15% медленнее, чем обычных, из-за более жесткого выравнивания, но поставщики быстро сокращают этот разрыв.
Шаг 3: Расположение струн и формирование матрицы
После формирования BC-струн, обычно 2xN элементов для половинных раскладок, они переходят в матрицу модуля:
Одностекольные (стекло/задняя пленка) или двустекольные (стекло/стекло), последние все чаще используются для BC, нацеленных на высокую надежность и BIPV
Струны размещаются на заднем инкапсулянте в правильной последовательной ориентации
Расстояние между струнами соответствует размеру модуля, например, 72-элементный модуль на основе M10 имеет размеры около 2278 x 1134 мм
BC-specific consideration: BC-элементы выдают немного больший ток благодаря отсутствию фронтального затенения и не имеют передних шин в качестве визуального ориентира. Поэтому раскладка обычно включает оптическую проверку для подтверждения полярности элемента перед ламинированием. Перевернутый BC-элемент легче пропустить, чем элемент с фронтальными контактами и очевидными шинами.
Шаг 4: Пайка шин и межсоединений
После раскладки основные шинные ленты соединяют струны последовательно для наращивания напряжения.
Для BC-модулей:
Крепление шинной ленты 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 на краях, более широкие, чем тонкие межпальцевые пальцы, поэтому пайка шин остается выполнимой с обычным оборудованием
Некоторые конструкции BC используют интегрированные соединители струн, устанавливаемые во время струнной сборки, что может исключить отдельный этап соединения шин
Последняя новинка: гибрид черепичного и BC: некоторые производители тестируют черепичный BC, разрезая BC-элементы на полоски и накладывая их друг на друга, так что отдельная шинная лента не требуется. Токопроводящий клей в каждом месте нахлеста обеспечивает последовательное соединение. Пока нишевая технология в 2025 году, но перспективная для высокоплотных раскладок.
Шаг 5: Сборка (инкапсулянт + стекло + задняя пленка/стекло)
Сборка во многом 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-струны/матрица размещаются на нем
Лист переднего инкапсулянта укладывается поверх элементов
Лицевое стекло, закаленное и с AR-покрытием для максимального пропускания, располагается сверху
Для стекло/стекло BC-модуля, который становится все более популярным:
Лицевое стекло, передний инкапсулянт, матрица ячеек, задний инкапсулянт, заднее стекло (прозрачное для бифациального усиления или непрозрачное)
Примечания по инкапсулянту, специфичные для BC:
POE (полиолефиновый эластомер) настоятельно рекомендуется вместо EVA для BC из-за более низкой скорости пропускания водяного пара, что защищает задние 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 задней поверхности
Равномерность толщины инкапсулянта здесь более важна, потому что неравномерное течение создает оптические различия на лицевой стороне, видимой стороне BC-модуля. Неравномерный инкапсулянт может оставлять видимые пузыри или дефекты в виде водяных знаков, которые выделяются на лицевой стороне без шин
Шаг 6: Ламинация
Стек входит в ламинатор, пожалуй, самую критическую машину на любой линии модулей.
Типичный профиль ламинации для BC-модулей:
| Фаза | Температура | Вакуум | Давление | Длительность |
|---|---|---|---|---|
| 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.
Проблемы ламинации, специфичные для BC:
Захват воздуха на задних контактах. Узор из переплетающихся пальцев создает микротопографию, которая задерживает воздух во время ламинации. Ведущие производители используют текстурированные или микроканальные пленки инкапсулянта, иногда называемые вентилируемым инкапсулянтом, чтобы воздух легче выходил во время вакуумных фаз.
Отверждение токопроводящего клея. Если для стрингования используется CA, ламинация выполняет двойную функцию: герметизирует модуль и одновременно отверждает клей. Профиль должен обеспечить полное отверждение клея, примерно 150°C в течение 10 и более минут, не перегревая герметик.
Управление изгибом ячеек. BC-ячейки, особенно тонкие (140 мкм и менее), могут слегка изгибаться из-за асимметричного напряжения от металлизации тыльной стороны. Ламинация должна компенсировать этот изгиб без смещения межъячеечного расстояния, поэтому вязкость герметика во время гелеобразования тщательно настраивается.
Оборудование для ламинации BC-модулей. Те же ведущие бренды обслуживают как обычные, так и BC-линии, но ламинаторы, настроенные на BC, обеспечивают улучшенный вакуум (двухступенчатый до <0,5 мбар), более жесткую равномерность температуры (около ±1,5°C по столу) и программируемые профили давления диафрагмы: от мягкого до полного прессования.
Шаг 7: Обрезка, очистка кромок и обрамление
После ламинации модуль подвергается:
Обрезке краев, удалению герметика, вытекшего за край стекла
Шлифовке/фаски краев для безопасности и снятия напряжений
Креплению рамы с помощью силиконового герметика или механической обжимки
Специфика обрамления BC-модулей. BC-модули обычно позиционируются как премиум-продукты для жилых крыш, BIPV и коммерческого сектора высокого класса, поэтому внешний вид рамы имеет большее значение. Черные рамы, анодированные или окрашенные, являются стандартом для сохранения полностью черного вида. Некоторые BC-модули выпускаются без рамы, только с герметиком по краям, особенно для BIPV. Профили рам могут быть тоньше или использовать более чистые угловые соединения, чтобы соответствовать гладкому 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 соображений внешнего вида и совместимости с BIPV. Некоторые производители используют интегрированные конструкции распределительных коробок, где байпасные диоды встроены в модуль, а не во внешнюю коробку. Пайка или обжим выводов распределительной коробки к хвостовикам шинных лент аналогична обычным модулям, но выводы должны проходить вдали от плотной контактной поверхности тыльной стороны, 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 обработка: некоторые производители пропускают готовый модуль через контролируемый охлаждающий туннель для стабилизации инкапсулянта и снятия остаточных напряжений перед электрическим тестированием
Шаг 10: Флэш-тестирование и электролюминесцентная (ЭЛ) визуализация
Последний контроль качества перед упаковкой.
Флэш-тестирование (I-V кривая). Солнечный симулятор, обычно класса AAA+ по IEC 60904-9, генерирует калиброванный световой импульс (AM1.5G, 1000 Вт/м2, 25°C) и снимает полную I-V кривую: Pmax, Voc, Isc, FF и КПД модуля по площади.
Модули BC обычно достигают:
22.5-24.0% КПД модуля для основных форматов 182 мм или 210 мм
580-620 Вт для стандартного 72-ячеечного полуразрезного модуля на ячейках M10
Электролюминесцентная (ЭЛ) визуализация. Ток подается при прямом смещении, и инфракрасная камера фиксирует свечение. Темные пятна указывают на микротрещины, обрывы пальцев или контактных полосок, шунтирование или неработающие ячейки.
Примечание по ЭЛ для BC. ЭЛ для BC-модулей снимается с тыльной стороны, где находятся контакты и токоведущие дорожки. Изображения отличаются от ЭЛ лицевой стороны: четко виден рисунок встречных пальцев, а дефекты выглядят иначе. Операторам и системам ИИ для ЭЛ необходимы специализированные библиотеки дефектов для BC.
Шаг 11: Визуальный контроль, маркировка и упаковка
Заключительные этапы:
Визуальный контроль на наличие 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 изготовления
Упаковка, обычно 30-36 модулей на поддон, с защитой углов, стяжкой и оберткой
Поскольку BC-модули относятся к премиум-сегменту, уровни контроля качества часто выше: некоторые производители проводят 100% ЭЛ-контроль вместо выборочного, ужесточаются требования к внешнему виду (без видимых дефектов в активной зоне), а упаковка может включать фирменные материалы или руководства для монтажников для жилого сектора.
3. Ключевые аспекты качества и надежности BC-модулей
| Проблема | Причина | Меры предотвращения |
|---|---|---|
| Коррозия тыльных контактов | Влага воздействует на металлизированные контакты | Инкапсулянт POE, герметизация краев, конструкция стекло-стекло |
| Деградация токопроводящего клея | Усталость при термоциклировании соединений ТК | Оптимизированный состав ТК, конструкция соединения со снятием напряжений |
| Микротрещины ячеек (тонкие пластины) | Механическое напряжение при стринговании/укладке | Обработка с низким напряжением, ТК поверх пайки, более тонкий инкапсулянт |
| PID (потенциально-индуцированная деградация) | Высоковольтное напряжение на заднем переходе | Инкапсулянт POE, конструкция ячейки с защитой от PID, заземленная распределительная коробка |
| Однородность цвета | Различия пластин, видимые на открытой лицевой стороне | Строгий входной цветовой биннинг, стабильность процесса |
4. Состояние производства BC-модулей в 2026-2027 гг.
Рынок BC-модулей быстро масштабируется:
LONGi полностью перешла на BC (HPBC 2.0) как свою следующую основную технологию, с объявленными целями по мощностям более 50 ГВт к концу 2025 года
Aiko Solar масштабировала ABC до многогигаваттного 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 гг.
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 (однопереходный кремний), с классами мощности более 600 Вт в стандартных форм-факторах.
Разрыв в стоимости между BC и TOPCon модулями сократился примерно до 0,05-0,10 юаня/Втп, что составляет около $0,02/Втп, и многие аналитики ожидают, что BC достигнет паритета стоимости с TOPCon к 2026-2027 гг. по мере роста загрузки оборудования и снижения расхода серебра на ватт.
5. Заключение: Производство BC-модулей - больше, чем просто замена ячейки
Сборка BC-модуля - это не просто установка BC-ячеек в обычную линию. Межсоединения, выбор инкапсулянта, рецептура ламинации, протокол контроля и стандарты качества - все это требует целенаправленных решений, учитывающих геометрию и ценностное предложение back-contact ячеек.
Положительная сторона: оборудование, материалы и технологические ноу-хау быстро созревают. То, что пять лет назад обслуживало только премиальный жилой рынок, теперь находится на гране массового внедрения в гигаваттных масштабах.
Для тех, кто рассматривает путь BC, совет прост. Сначала добейтесь успеха на этапе межсоединений — именно там сосредоточено около 80% работы процесса. Правильно выполняйте стрингование, выбирайте правильный инкапсулянт, и остальная часть линии будет скорее эволюцией, чем революцией.
Эра модулей с задним контактом наступила.
Мнение Ooitech
Мы постоянно говорим клиентам одно и то же, когда они спрашивают о линиях BC: вся игра заключается в стрингере и инкапсулянте, а не в остальной части линии. Добейтесь повторяемости дозирования CA и выберите хороший POE, и хорошо построенная линия модулей справится с геометрией заднего контакта без проблем. Стоит отметить, что Ooitech поставляет только линии сборки модулей, а не производство ячеек, поэтому проект BC объединяет наше оборудование для укладки, ламинации и тестирования с любыми ячейками BC, которые вы приобретаете. Если вы хотите увидеть этот процесс в работе на реальном заводе, канал Ooitech на YouTube по адресу www.youtube.com/ooitech — хорошее место, чтобы посмотреть реальные кадры стрингования и ламинации.
